Тепловой насос для открытого бассейна. Какой тепловой насос для бассейна выбрать – советы специалистов

Описание:

Тепловые насосы, используемые для бассейнов,– это высокоэффективные и энергосберегающие устройства, обеспечивающие нагрев воды с использованием тепла окружающей среды.

Использование тепловых насосов для подогрева воды в бассейнах

А. А. Садовников , директор «Вигорцентр»

Тепловые насосы , используемые для бассейнов,– это высокоэффективные и энергосберегающие устройства, обеспечивающие нагрев воды с использованием тепла окружающей среды.

Как правило, нагрев воды в бассейнах осуществляется либо с помощью электронагревателей, либо через водоводяные теплообменники, используя тепловую энергию теплоцентрали или отопительного котла, при этом возникает ряд отрицательных моментов – высокие тарифы на энергоносители и в большинстве случаев нехватка электрических мощностей для подключения необходимого оборудования.

В данном случае целесообразно применение тепловых насосов. С их помощью возможен нагрев воды как закрытых так и открытых бассейнов. Принцип действия теплового насоса заключается в переносе тепла, полученного из окружающей среды (воды, грунта или воздуха), в воду бассейна. В сравнении с электронагревателями тепловой насос позволяет экономить до 80% электроэнергии. Например, потребляя 1,24 кВт электрической энергии, тепловой насос способен выработать 5,5 кВт тепловой энергии.

Тепловой насос не требует особого обслуживания и достаточно прост в управлении. Эксплуатационные параметры настраиваются с помощью специального блока автоматики.

Источником тепловой энергии может быть грунт, грунтовые и подземные воды, водоемы, воздух, а следовательно нагрев воды возможно осуществлять всесезонно. К тому же, в качестве дополнения к тепловому насосу, можно использовать солнечные коллекторы, которые обеспечат дополнительную тепловую мощность без затрат на электричество, а так же снизят время работы теплового насоса в ясную погоду, работая на поддержание температуры воды.

У геотермальных насосов внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Теплоноситель – раствор этиленгликоля (либо этилового спирта) или антифриз (рассол).

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Можно пробурить несколько неглубоких скважин – это, возможно, обойдется дешевле, чем одна глубокая. Главное получить общую расчетную глубину. Также, при наличии достаточного количества грунтовых и подземных вод, через внешний контур можно прокачивать воду, получаемую из одной скважины, и сбрасывать ее в другую скважину или водоем.

При укладке контура в землю для достижения максимального КПД желательно использовать участок с влажным грунтом, лучше всего с близко расположенными грунтовыми водами. Использование тепловых геотермальных насосов на участках с сухим грунтом тоже возможно, но это приводит к увеличению длины контура. Укладка может осуществляться горизонтально или в траншеи. Специальной подготовки почвы не требуется, влияния на рост растений на участке трубопровод при правильной укладке не оказывает.

Ближайший водоем – идеальный источник тепла для теплового насоса. При использовании в качестве источника тепла озера или реки контур укладывается на дно. Этот вариант оптимален: «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), короткий внешний контур, высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом.

Существует также модель теплового насоса с воздушным теплообменником для получения тепловой энергии из воздуха. Помимо обработки воздуха окружающей среды, такой насос может эффективно получать тепло из использованного внутри помещений воздуха, например, из вытяжки вентиляционной системы.

Использование теплового насоса является хорошей альтернативой при повышении цен на традиционные виды топлива. Использование тепловых насосов обеспечивает здание и бассейн теплом, выработка которого безопасна для окружающей среды и экономична.

Подогрев воды в бассейне

Подогрев воды в бассейне тепловым насосом экономичнее и удобнее, чем подогрев с помощью электронагревателя. Также существует возможность точной регулировки процесса подогрева воды, в отличие от подогрева воды солнечными панелями.

На потребление тепла для уличного бассейна влияют привычки людей, которые будут им пользоваться, и тип бассейна. Если подогрев бассейна осуществляется в межсезонье, не имеет смысла учитывать потребление бассейна в объеме тепла, поставляемого тепловым насосом.

Примерный расчет потребления тепла зависит от таких параметров, как площадь бассейна, наличие ветра, температуры воды в бассейне, климатических условий в месте установки, частоты и длительности использования, наличия крыши или тента над бассейном.

Рисунок 1.

Распределение тепловых затрат открытого бассейна выглядит примерно так:

конвекция в окружающую среду 10–20%;
отдача тепла в атмосферу 5–20%;
испарение с поверхности воды 50–80%;
отдача тепла стенам бассейна 2–5%.

Наиболее выгодна интеграция системы подогрева воды открытого бассейна с помощью теплового насоса в инженерную систему здания в южных районах. В теплый период года, когда возможно использование бассейна, в южных районах основной расход энергии идет на охлаждение здания. Тепловой насос способен работать не только в режиме подогрева, но и охлаждения. При этом выделяется тепло, которое обычно утилизируется в землю, в случае же интеграции двух систем это тепло будет использовано на подогрев воды в бассейне. Исследование, проведенное учеными в США, показало, что использование систем подогрева воды в бассейне с тепловым насосом позволяет сократить длину внешнего контура на 20%, а также повысить экономическую эффективность теплового насоса.

В северных районах, где основным потребителем энергии является система отопления, длина контура подбирается исходя из обеспечения отопительной нагрузки и остается без изменений.

Потребление тепла для внутреннего бассейна зависит от температуры воды в нем, от разницы между температурой воды в бассейне и температурой помещения, а также от частоты использования бассейна.

В случае интеграции системы подогрева внутреннего бассейна в систему отопления дома с помощью теплового насоса может потребоваться увеличение внешнего контура трубопроводов.

Для первичного нагрева воды в бассейне до температуры более 20 °C необходимо примерно 12 кВт·ч/м 3 . Время полного цикла подогрева бассейна зависит от его величины и установленной отопительной мощности (время нагрева может составить несколько дней).

Пример расчета периода обогрева воды в бассейне:

бассейн имеет объем 31,5 м 3 (7 x 3 x 1,5 м);
начальная температура 15 °C, желаемая температура 28 °C;
для подогрева бассейна тепловому насосу необходимо произвести:
Q = 31,5 · (28 – 15) · 4186/3600 = 476 кВт.

При мощности теплового насоса 10 кВт бассейн (не учитывая затраты) будет подогреваться 47,6 ч (около двух суток).

Подключение подогрева воды плавательного бассейна осуществляется параллельно тепловыми насосами отопления и горячего водоснабжения. Подогрев воды плавательного бассейна следует выполнить через теплообменник бассейна, т.к. их материалы обладают повышенной коррозионной стойкостью с учетом воздействия воды, содержащей хлор.

Снижение тепловых затрат

Использование специального укрытия бассейна (пластиковой пленки-мембраны) в часы, когда бассейн не используется, позволяет сократить потери тепла и частично снизить конвекцию. В целом с помощью использования укрытия для бассейна можно сохранить до 50% тепла. У внутренних бассейнов укрывание поверхности будет нести еще другую важную функцию – снижение количества влаги, выделяющейся с зеркала бассейна в помещение. Закрывающая пленка должна быть устойчива к УФ-излучению (прежде всего у внешних бассейнов).

Если система подогрева уличного бассейна тепловым насосом совмещена с системой охлаждения здания, то в особо жаркие дни укрывать бассейн не рекомендуется, т.к. в системе будут наблюдаться избытки тепла.

Аквапарки

Первые аквапарки закрытого типа в мире появились на рубеже 1970–80-х годов. Аквапарки – дорогостоящие объекты с высокими первичными капиталовложениями и последующими эксплуатационными расходами. Одной из задач проектировщиков является оптимизация стоимостных показателей всех частей проекта. Сегодня определен уровень стоимостных показателей рентабельного объекта, который может колебаться в диапазоне от $15 до 30 млн (по данным Ingenieur-BuroGansloserGmbH, Германия).

При решении задачи оптимизации стоимостных показателей проекта перед проектировщиком возникает многокритериальная задача и главная ее составляющая лежит в подходе к созданию комплексного энергоэффективного проектного решения здания аквапарка.

Закрытый аквапарк – это сложное гидротехническое сооружение с искусственным климатом, предназначенное для отдыха и оздоровления широкого возрастного круга людей.

Водная поверхность бассейнов является интенсивным источником испарения. При нормальной температуре воды в бассейнах аквапарка 26 °C, температуре воздуха 27 °C и относительной влажности 60% с каждого м 2 зеркала бассейнов выделяется 230 г воды в час. В результате создаются неблагоприятные микроклиматические условия и происходит конденсация паров воды на относительно холодных ограждающих конструкциях. Это приводит к запотеванию окон, намоканию стен, разрушению внутренней отделки помещений, образованию плесени, коррозии. Особенно опасной является коррозия арматуры железобетонных конструкций, а также образование трещин в кирпичной кладке и шлакобетонной кладке при замерзании влаги, проникающей в результате конденсации в толщу наружных ограждений. Печальным итогом в ряде случаев является полное разрушение здания либо его непригодность к дальнейшей эксплуатации.

Следовательно, решение задачи осушения воздуха внутри влажной зоны аквапарка весьма важно, а наиболее экономичным и эффективным способом борьбы с избыточной влажностью является так называемый конденсационный. Для акваторий общей площадью более 2000 м 2 должны применяться установки центрального кондиционера большой производительности, около 100000 м 3 /ч. В составе установки имеются теплообменники диагонального типа (рекуператор) и работающий в реверсивном режиме тепловой насос. Конструктивно тепловой насос позволяет менять режим работы с зимнего на летний и наоборот. При такой производительности желательно добиться коэффициента энергетической эффективности с показателем 4:1, т.е. на каждый кВт потребляемой энергии отдаваемая мощность должна составлять 4 кВт. Учитывая, что аквапарки представляют собой объекты высшей категории энергетической насыщенности, указанные показатели эффективности, приводящие к 4-кратному снижению соответствующих эксплуатационных затрат, дают весьма ощутимую годовую экономию со сроком окупаемости необходимых капитальных вложений в несколько лет.

Использование тепла сточных вод

Также хочется упомянуть в качестве среды для забора тепла тепловым насосом сточные воды. Септик – специально спроектированная емкость, в которой происходит очистка сточных вод загородного дома или коттеджа. Септики различаются по количеству камер (от одной до трех) и способом очистки – с доступом и без доступа воздуха.

Септик – идеальное решение отведения и биологической очистки сточных вод. Сливные воды имеют относительно высокую стабильную температуру. Разместив в септике контур теплосборника, можно обеспечить загородный дом горячей водой за счет отбора тепла из септика, что, в свою очередь, снижает нагрузку и капитальные затраты на основной контур.

Любая горячая вода после использования сливается в септик или в канализацию, т.е. попросту выбрасывается, поэтому возврат (рекуперация) тепла при помощи режима DX, позволяет «замкнуть», минимизировать расходы на ГВС. При помощи петли-испарителя, затопленной в септик с одной стороны и подключенной через порты к тепловому насосу с другой, возможно использовать тепло сточных вод. После использования человеком горячей воды она попадает в септик, оттуда тепло сточных вод с помощью теплового насоса передается на подогрев холодной воды до необходимой температуры, т.е. цикл полностью замыкается. В то время, когда нет водоразбора, нет и необходимости в подогреве горячей воды. По этой же причине исключается чрезмерное охлаждение септика, т.е. это нисколько не вредит его биосистеме.

Выгоды системы с тепловым насосом:

экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных систем, сжигающих топливо или использующих электрические нагревательные элементы. При этом тепловые насосы обладают значительным ресурсом (срок службы 50–100 лет при межремонтных интервалах 15–25 лет);

доступность и повсеместность. Практически нет такого дома или объекта, где была бы невозможна установка теплового насоса. Это оборудование не зависит от капризов погоды, поставщиков и тарифов на тепло, наличия дров или дизельного топлива или просто от падения давления газа в сети;

экологичность. Отопление тепловыми насосами – экологически чистый способ обогрева. Такая установка не только сэкономит деньги на энергоресурсы, но и сбережет здоровье жильцам дома. Данные отопительные установки не сжигают топливо и, соответственно, не образуются вредные для человека окислы. Применение тепловых насосов положительно влияет на экологию всей планеты, сокращается выработка электроэнергии на ТЭЦ. Используемые в тепловых насосах фреоны озонобезопасны и не содержат хлоруглеродов;

универсальность. Тепловые насосы – реверсивные, они не только вырабатывают тепло, но и охлаждают помещения. Тепловые насосы могут отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его и направлять тепловые избытки в скважину или на улицу с воздухом. В летнее время избыточное тепло можно использовать на подогрев бассейна;

безопасность. Тепловые насосы пожаро- и взрывобезопасны. Нет открытого огня, выбросов, нет топлива, опасных газов или смесей. Элементы его конструкции не нагреваются до высоких температур, способных воспламенить горючие материалы. Остановка теплового насоса не приведет к поломкам или замерзанию жидкостей.

Выгоды систем с тепловым насосом

экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных систем, сжигающих топливо или использующих электрические нагревательные элементы. В сравнении с электронагревателями тепловой насос позволяет экономить до 80% электроэнергии. Например, потребляя 1,24 кВт электрической энергии, тепловой насос способен выработать 5,5 кВт тепловой энергии.

При этом тепловые насосы обладают значительным ресурсом (срок службы 50–100 лет при межремонтных интервалах 15–25 лет);

Виды источников тепловой энергии.

У геотермальных насосов внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Теплоноситель – раствор этиленгликоля (либо этилового спирта) или антифриз (рассол).

Ближайший водоем – идеальный источник тепла для теплового насоса. При использовании в качестве источника тепла озера или реки контур укладывается на дно. Этот вариант оптимален: «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), короткий внешний контур, высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом.

Существует также модель теплового насоса с воздушным теплообменником для получения тепловой энергии из воздуха. Помимо обработки воздуха окружающей среды, такой насос может эффективно получать тепло из использованного внутри помещений воздуха, например, из вытяжки вентиляционной системы.

Использование тепла сточных вод

Подогрев воды в бассейне с помощью теплового насоса (воздух-вода)

Тепловые насосы предназначены для нагрева воды бассейна, используя тепло окружающей среды, то есть воздуха. Основными элементами теплового насоса являются: вентилятор, конденсатор, компрессор, теплообменник и блок управления.

Распределение тепловых затрат открытого бассейна выглядит примерно так:

· конвекция в окружающую среду 10–20%;

· отдача тепла в атмосферу 5–20%;

· испарение с поверхности воды 50–80%;

· отдача тепла стенам бассейна 2–5%.

Таблица 1
Необходимое количество энергии, Вт/м 2 ,
для подогрева воды в бассейне (в период с мая по сентябрь)

Тип бассейна	Температура воды, °C
Тип бассейна	20	24	28
Крытый бассейн
Бассейн с заграждением
Частично крытый бассейн
Открытый бассейн			1000

Пример расчета периода обогрева воды в бассейне:

· бассейн имеет объем 31,5 м 3 (7 x 3 x 1,5 м);

· начальная температура 15 °C, желаемая температура 28 °C;

· для подогрева бассейна тепловому насосу необходимо произвести:
Q = 31,5 · (28 – 15) · 4186/3600 = 476 кВт.

При мощности теплового насоса 10 кВт бассейн (не учитывая затраты) будет подогреваться 47,6 ч (около двух суток).

Снижение тепловых затрат

Установка теплового насоса

Для работы теплового насоса необходимо всего лишь разместить его вблизи бассейна, подключить к системе фильтрации воды бассейна и к электричеству, обеспечить отвод дренажа и свободный доступ свежего воздуха. Тепловой насос может работать при температуре не ниже+7 ° С. Монтаж теплового насоса обычно происходит в течении дня и он может быть осуществлен в уже смонтированные системы фильтрации.

Блок может быть установлен в любом месте снаружи при условии, что соблюдаются требования к минимальному расстоянию от других объектов. Для бассейнов внутри помещений проконсультируйтесь с установщиком оборудования.

Обычно тепловой насос для бассейна устанавливается в радиусе 7.5 метров от бассейна. Чем больше расстояние от бассейна, тем больше потери тепла в подводке. Так как большая часть труб закапываются, тепловые потери могут быть минимальными на расстоянии до 30 метров (15 метров к и от теплового насоса = 30 метров в целом), за исключением случаев, когда земля сырая. Потери тепла на каждые 30 м можно грубо принять 0.6 кВт*ч (2000 BTU) на каждые 5С разницы между температурой в бассейне и температурой окружающей трубу земли, что влечет за собой увеличение времени работы на 3-5%.

Минимальное необходимое расстояние для блоков теплового насоса, расположенных на каждой стороне бассейна (См. рисунок ниже).

Необходимо установить by-pass в том случае, если поток воды от насоса в бассейне превышает указанный производителем поток через теплообменник теплового насоса более чем на 20%.

Необходимо увеличить размер выходной трубы, чтобы предотвратить замерзание в течение холодного времени года, установить тройник и клапан для облегчения процедуры замены трубы зимой или слива воды из системы для предотвращения ее замерзания, если тепловой насос прекращает свою работу при отрицательной температуре окружающей среды, в противном случае, устройство может быть повреждено.

Все добавки химикатов должны вводиться после теплового насоса по току воды. Между установкой для хлорирования и нагревателем необходимо установить улавливатель, предотвращающий возврат хлора в тепловой насос (См. рисунок ниже).

Тепловой насос для бассейна – это эффективный и экономичный способ нагрева воды до оптимальной температуры. Такой агрегат одинаково хорошо подойдет как для уличных, так и для крытых бассейнов. Невзирая на то, что он работает от электросети, его применение для отопления искусственного водоема совершенно безопасно.

Принцип, лежащий в основе функционирования теплового насоса для нагрева бассейна, идентичен принципу работы холодильника с точностью до наоборот. Все знают, что холодильник отводит тепло из своего корпуса. Однако не многие задумываются, что это тепло согласно закону сохранения энергии не может просто исчезнуть. Холодильник отводит его на конденсатор, который расположен на его задней стенке.

Функционируя, тепловой насос забирает энергию из низкопотенциальных природных источников. Происходит это следующим образом:

Теплообменный блок, именуемый испарителем, находящийся в контакте с низкопотенциальным источником энергии забирает его тепло. Циркулирующий по системе трубок хладагент, как правило, фреон, нагревается и переходит в газообразное состояние. Особенность фреона заключается в том, что он не затвердевает даже при отрицательных температурах. Его температура всегда ниже, чем температура среды, с которой он контактирует, забирая тепло.
Образовавшийся газ устремляется дальше по системе трубок теплового насоса, после чего попадает в компрессор. Там за счет нагнетаемого давления газ сжимается и получает дополнительный нагрев, таким образом, его потенциальная энергия еще более увеличивается.
На следующем этапе высокопотенциальный газ направляется в конденсатор теплового насоса. Он выступает нагревательным элементом для конечной среды. Там накопленная тепловая энергия высвобождается и передается на теплоприемник. Хладагент при этом снова переходит в жидкое состояние (конденсируется), и отправляется во внешний теплообменник. Также на данном этапе происходит сброс давления, нагнетенного в конденсаторе.

Использование этого принципа для обогрева бассейна позволяет экономить значительные средства. Так как вода обладает очень большой теплоемкостью, для нагрева ее в больших количествах необходимо затратить огромное количество энергии. Использование с этой целью исключительно электричества влетит в копеечку. Тепловые насосы в свою очередь используют его не для нагрева конечного теплоприемника, а для функционирования оборудования. Это по сравнению с разогревом многих тонн воды сущие пустяки. Порядка восьмидесяти процентов вырабатываемой тепловыми насосами тепловой энергии являются бесплатными. Они получены из внешней природной среды. Отношение затраченной на функционирование теплонасоса электроэнергии к выработанной им тепловой энергии составляет примерно 1 к 5.

Разновидности тепловых насосов для обогрева воды

Источниками тепла для данных агрегатов могут выступать три среды: воздух, вода и грунт. Эти отличия и лежат в основе классификации тепловых насосов.

Тепловые насосы системы воздух-вода

Эта разновидность теплонасосов является самой простой и в то же время обладает самой низкой эффективностью. Внешний блок таких агрегатов представляет собой корпус с испарителем, оснащенный системой принудительного нагнетания воздуха. Вентилятор доставляет воздух к системе каналов с фреоном и далее происходит уже описанный процесс теплопередачи.

Основным недостатком таких агрегатов является высокая степень зависимости их производительности от температуры окружающего воздуха. Основная масса моделей может эффективно вырабатывать тепло при температуре воздуха до минус 15 градусов по Цельсию. Однако существуют модели, чей предел рабочих температур опускается до минус 32 градусов по Цельсию.

Тепловые насосы системы вода-вода

Эффективность таких агрегатов превосходит воздушные тепловые насосы по той причине, что используемая в качестве источника тепла вода всегда положительной температуры. Для этого теплообменник систем вода-вода погружается на дно водоема ниже уровня его замерзания. Такие агрегаты по эффективности сопоставимы с системами грунт-вода, но более просты в монтаже.

Для их установки не требуется бурить скважины, необходимо лишь наличие водоема, непромерзающего до самого дна. В качестве источника тепла могут быть также использованы грунтовые воды, в данном случае без земельных работ уже не обойтись.

Однако использование таких установок сопряжено с определенными рисками. В долгосрочной перспективе существует вероятность пересыхания водоема, либо обмеление его до такой степени, что в период морозов он начнет промерзать до самого дна. Грунтовые воды теоретически тоже могут уйти. В таком случае эффективность тепловых насосов системы вода-вода сводится на нет.

Тепловые насосы системы грунт-вода

Такие теплонасосы также именуются геотермальными. Как видно из названия, источником тепловой энергии для них является грунт. Они превосходят по эффективности воздушные тепловые насосы по причине аналогичной системам вода-вода. Процесс теплообмена в таких системах происходит ниже уровня замерзания грунта.

Эти агрегаты наиболее сложны в монтаже по сравнению с другими тепловыми насосами. Их установка почти всегда предполагает использование спецтехники для бурения скважин, что также влечет за собой дополнительные расходы. В свою очередь данные системы являются наиболее надежными.

Несмотря на то, что источник тепла, используемый системами грунт-вода всегда положительной температуры, эффективность теплообмена у них может варьироваться. Она зависит главным образом от показателей теплоотдачи грунтов. Наиболее подходят в этом плане твердые каменные породы. Напротив наименьшей эффективностью обладают песок и аналогичные сухие грунты.

Особенности выбора теплового насоса для бассейна

Стоимость тепловых насосов достаточно велика и возрастает вместе с увеличением мощности и оснащенности агрегата. Поэтому не всегда самым эффективным решением будет покупка самого мощного и максимально укомплектованного теплового насоса.

Для того, чтобы сделать оптимальный выбор, нужно учесть ряд факторов:

Крытый бассейн или же он находится на улице.
Масса воды, подлежащей разогреву. Объем бассейна – это один из наиболее важных факторов, определяющих выбор теплового насоса.
Кроме объема весьма важным параметром являются температуры воды, исходная и целевая, до которой воду необходимо нагреть.

В плане технического оснащения разные модели тоже могут во многом отличаться. Один и тот же насос может обогревать исключительно бассейн или и помещение, в котором он находится тоже. Кроме этого, существуют модули, практически полностью автоматизирующие работу этих агрегатов. Их применение значительно повышает комфорт от использования тепловых насосов, но их наличие необязательно. Таким образом, определение своих потребностей поможет ответить на вопрос, какой тепловой насос выбрать?

Расчет мощности теплового насоса для бассейна

Существует формула для ориентировочного расчета необходимой мощности теплонасоса для бассейна. Она выглядит следующим образом:

Условные обозначения:

P – мощность в киловаттах;
16 – коэффициент, делающий поправку на потерю тепла водой вследствие испарения;
ΔT – разница между исходной и конечной температурой воды;
t – время в часах, требуемое на разогрев воды в бассейне;
V – объем воды в бассейне в метрах кубических.

Стоит понимать, что этот расчет достаточно приблизителен и усреднен. Данная формула не учитывает множество факторов, таких как температура воздуха в помещении или на улице, вентиляцию помещения и так далее. Для наиболее точного определения мощности теплонасоса для конкретного бассейна лучше проконсультироваться со специалистом.

Особенности установки теплового насоса для бассейна

Особенности монтажа теплового насоса будут в первую очередь зависеть от его конструкции. В случае с системами вода-вода и грунт-вода без помощи бригады специалистов не обойтись. Более простые в установке насосы системы воздух-вода можно попробовать установить самостоятельно.

Как правило, комплект поставки агрегата снабжается подробными инструкциями по его сборе. Все элементы воздушного теплового насоса монтируются на открытые поверхности, без заглубления. По сути, монтаж такой системы будет включать в себя установку комплектных блоков и объединение их в единую сеть посредством трубопроводов и электрических кабелей.

Так как отапливаемый объект является водным, в районе его расположения преобладает высокая влажность. Этот фактор требует особого внимания ко всем работам по устройству системы электроснабжения насоса.

В связи с этим все области электрических контактов подлежат тщательной изоляции. Кроме того, каждый токопроводящий блок конструкции должен быть заземлен.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Наиболее осуществимым является изготовление своими руками насоса системы воздух-вода. Для этого нужно собрать и подготовить основные элементы конструкции (испаритель, компрессор и конденсатор) и объединить их в единое целое.

Для создания испарителя можно использовать полимерный бак большого объема. Для этого в бак помещается змеевик цилиндрической формы. Изготовить змеевик можно самостоятельно, обмотав медную трубку вокруг цилиндрического объекта подходящего размера. После этого к баку монтируется система нагнетания воздуха. Испаритель готов.

Далее нужно соорудить конденсатор. Для него аналогичным образом изготавливается второй змеевик, который помещается во второй бак, на этот раз металлический. Метал желательно должен быть устойчив к коррозии. После помещения змеевика в бак концы медной трубки выводятся наружу, а бак герметизируется посредством сварки.

Изготовить в домашних условиях компрессор представляется маловероятным. Поэтому нужно просто найти или купить этот элемент, снятый со старой сплит-системы. Когда три основных элемента готовы, производится их соединение системой труб. После этого необходимо провести заливку хладагента и наладить электропитание агрегата. Остается обеспечить контакт конденсатора с нужным теплоприемником и можно запускать тепловой насос.

Таким образом, выгода от использования теплонасоса для подогрева воды в бассейне оправдывает вложения в его приобретение. Тем более, что они окупятся в перспективе длительного использования.

Ассортимент бассейнов расширяется с каждым годом за счет того, что владельцы загородных участков и частных домов все чаще хотят установить их у себя во дворе. Еще при планировании покупки нужно определиться с рядом вопросов, которые касаются подогрева воды, ведь хочется купаться в бассейне не только в летнюю жару.

Существует множество специальных приспособлений, нагревающих воду до установленного температурного значения, к примеру, с подогревом. Они различаются стоимостью, экономностью энергопотребления, эффективностью и самим принципом действия.

Уровень температуры зависит от категории купающихся людей:

около 26°C для пожилых людей;
28-32°C для детей;
22°C для спорта и активных игр.

Основные виды

Подогрев бассейна до оптимальной температуры осуществляется нагревательными устройствами, категорией которых определяется система самого нагрева. Она может производиться за счет теплообмена и электронагревателя.

К приспособлениям на основе теплового обмена относятся следующие категории:

устройства с основными источниками в виде отопительного котла, центральной системы водоснабжения;
механизмы, работающие на солнечной энергии;
теплообменники на основе источников других типов (тепловой насос).

В расчете обогрева воды должны учитываться все нюансы эксплуатации и конструкции выбранного варианта для бассейна.

Электронагреватель

Для домашнего водоема с небольшим объемом оптимальным выбором является проточная система. Она представляет собой простейший и доступный метод нагрева, главное предназначение заключается в непрерывном теплом потоке воды при минимальных колебаниях давления.

Принцип работы основан на циркуляции через корпус, в котором располагается несколько ТЭНов. Он производится из качественной пластмассы, титана или нержавеющей стали, а сами ТЭНы из надежных стальных сплавов, выдерживающих работу при высоких температурах. За счет того, что электронагреватель устанавливается за фильтром, в бассейн попадает уже чистая вода.

Отдельное помещение не требуется для использования оборудования такого типа, так как такие нагреватели достаточно компактны и способны уместиться в небольшой закрытой будке.

Как выбрать

При выборе устройства проточного типа нужно обратить внимание на несколько параметров:

Используемые для изготовления материалы. Наибольшей долговечностью отличаются элементы из нержавеющей стали.
Присутствие механизмов для регулировки и защиты, которые предотвращают возможные поломки. К ним относится датчик потока, термостат и другие.
Рабочее давление и общий объем потока.
Максимальное значение температуры. В основном электронагреватели имеют показатели в районе 30-45 градусов.
Мощность. Для некоторых моделей требуется установка через трехфазную сеть.

Важно учитывать, что бассейны, находящиеся в неотапливаемом помещении или относящиеся к открытому типу, имеют значительные теплопотери, соответственно, возрастает расход электроэнергии. Системы проточного типа может быть недостаточно для большого объема воды, в особенности при расположении водоема на улице. Также не рекомендуется использование подобного агрегата в помещении со старой проводкой или ограниченным потреблением энергии.

При помощи небольших нагревателей с минимальной мощностью зачастую осуществляется подогрев детских бассейнов, а также каркасных и надувных.

Достоинства и недостатки проточного оборудования

Среди положительных моментов использования стоит отметить следующие:

автоматизированная система управления;
небольшие габариты агрегата;
датчик потока реагирует на отсутствие воды и отключает подогрев;
возможна регулировка температуры при помощи термостата;
требуется немного времени для нагрева воды.

Не обошлось и без недостатков, среди которых - небольшая мощность при значительных финансовых расходах на электроэнергию.

Инновационная система подогрева воды в бассейне

Солнце является вечным источником тепла, оптимально подходящим для эффективного подогрева водоема как открытого, так и закрытого типа. Считается, что тепла от солнечных прямых лучей вполне достаточно для открытого бассейна. Но это утверждение срабатывает только при расположении водоема на солнечном участке. Благодаря использованию гелиосистемы, естественный на даче становится регулируемым.

В солнечное устройство обогрева входит три основных компонента: управляющий клапан, фильтр насоса и в виде соединенных между собой трубок на экране. Гелиосистемы основаны на достаточно простом механизме действия. Датчики срабатывают при интенсивном освещении, после этого отводной автоматический клапан проводит через теплообменник коллектора водяной поток из водоема. Происходит обогрев внутри теплообменника благодаря теплоносителю, который циркулирует в замкнутой системе.

Вода начинает поступать в бассейн при достижении установленной температуры. Циркуляция невозможна при остывании солнечного коллектора в пасмурную погоду. Данное устройство обычно располагается на освещенном участке либо на крыше.

Гелиосистема может состоять из трубчатых либо плоских высокоселективных. Ее выбор зависит от объема воды, места расположения и климатических условий.

Расчет площади коллекторов должен отталкиваться от некоторых факторов. Это:

угол наклона и место расположения;
необходимая температура на выходе;
тип бассейна (открытый или укрывной) и его параметры;
посещаемость водоема.

На что нужно обратить внимание

Положительные стороны использования гелиосистем заключаются в следующем:

отсутствие расходов для обслуживания;
быстрый подогрев бассейна;
легкое управление;
универсальность - возможно использование как для бассейна, так и для обеспечения наличия

При этом стоит помнить о том, что в пасмурную погоду отмечается снижение коэффициента теплоотдачи. Также для приобретения и установки оборудования требуются значительные финансовые вложения.

Системы теплового обмена

Теплообменник позволяет осуществлять эффективный подогрев бассейна зимой и летом, при существенной экономии средств, за счет подключения к отопительной системе самого дома.

Устройство внешне схоже с большой колбой, внутри которой располагается змеевик с находящимся в нем теплоносителе. Вода нагревается при прохождении вокруг змеевика. Циркулярный тепловой насос обеспечивает поступление воды из отопительной общей системы, для регулировки его работы используется с термостатным управлением. Достаточно установить желаемый уровень температуры, а всем остальным займется автоматика.

Мощность теплообменника является главным критерием выбора, она может доходить до 200 кВт. Чем больше объем бассейна, тем мощнее должно быть устройство.

При первом запуске достигается требуемая температура лишь по истечении 28 часов. Постепенный продолжительный нагрев позволяет избежать приборного коллапса, возникновению которого способствует расширение жидкости. В дальнейшем устройство поддерживает установленный температурный режим.

Теплообменник должен устанавливаться после фильтров и насосной станции, но перед системой дезинфекции для снижения степени влияния хлора на оборудование. Титановые теплообменники рекомендуются для использования в бассейнах с морской водой и при высоком уровне хлора.

Данное оборудование позволяет снизить расходы на подогрев бассейна, при этом его мощности достаточно для большого объема воды. Автоматизированные процессы обеспечивают легкость управления.

Энергия из окружающей среды

Тепловой насос используется для обогрева воды относительно недавно, основывается принцип его работы на многофазовом перенесении тепла за счет сжатия газа и конденсата с теплоносителей различного типа.

В виде начального источника может выступать тепло термальных, подземных вод; энергия, выделяемая при очищении дымовых газов; а также производственные (бытовые) стоки. Насос может использовать любые источники, которые имеют температуру, превышающую имеющийся уровень нагрева воды.

Через находящийся под землей трубопровод, переносится рабочая жидкость (смесь из воды и тосола). На выходе она нагревается на несколько градусов благодаря температуре грунта, и переходит в теплообменник, хладагент которого получает поступающее тепло.

При соприкосновении подогретой жидкости и хладагента происходит моментальное образование пара, поступающего в компрессор и сжимаемого до 25 атмосфер. Сжатие характеризуется резким увеличением температуры, энергия которой обеспечивает теплом дом или уличный бассейн с подогревом в виде насоса.

Функционирование цикличной работы забирает значительную долю энергии, тем не менее мощности данного оборудования достаточно для полноценного обогрева большого объема воды или загородного дома.

Достоинства тепловых насосов

Несмотря на малую распространенность ввиду своей дороговизны, такие устройства имеют следующие преимущества:

возможность применения бесплатных ;
высокая мощность;
быстрый подогрев бассейна и помещений.

Нагрев жидким топливом

Топливный нагреватель представляет собой оборудование, базирующееся на использовании пропана или жидкого топлива. Они отличаются достаточной экономичностью и эффективностью, при условии использования как для обогрева здания, так и для бассейна.

Для эксплуатации нагревателя топливного типа требуется заранее получить разрешение на монтаж оборудования, зарегистрировать его и оформить всю документацию в соответствии с установленными правилами. Также необходимо установить дымоотвод и противопожарную систему, а во время работы постоянно контролировать запасы топлива.

Среди положительных сторон использования стоит выделить автоматизацию системы, возможность многофункционального применения и экономичный расход.

Характеристики топливных нагревателей

Газовые стандартные устройства монтируются за фильтром насоса по линии циркуляции. Подобные водонагреватели могут иметь различную мощность в зависимости от назначения. Система регулируется объемом проходящей воды (уменьшение количества воды приводит к прекращению подачи газа).

Агрегаты газового типа работают на пропане, обладают циркуляционным насосом и встроенным фильтром.

Устройства, которые используют жидкое топливо, обычно имеют оснащение в виде водяного насоса либо должны подключаться к циркуляционной линии.

Как повысить эффективность

Любая нагревательная установка будет работать более эффективно и намного быстрее осуществлять подогрев для бассейна Intex и водоемов других типов, если заранее снизить возможные теплопотери. Солнечный участок станет оптимальным вариантом расположения открытого бассейна. Желательно, чтобы крона окружающих деревьев была на расстоянии около пяти метров от воды. При этом сохранится больше тепла, а купание станет комфортнее, если место будет защищено от ветра. В ночное время суток рекомендуется закрывать открытый бассейн специальной пленкой для уменьшения испарения и сокращения теплопотерь.

Конструктивные особенности водоема напрямую влияют на стоимость системы обогрева, ее мощность и тип. Для установки оборудования лучше обратиться к профессионалам, они смогут гарантировать безопасную и бесперебойную работу нагревательных элементов.

Надувной бассейн с подогревом

Бассейн надувного типа является самым быстрым методом организации семейного отдыха на воде. Благодаря простоте установки, безопасности для маленьких детей и невысокой стоимости он приобрел популярность во всем мире. Используется в качестве основного материала для изготовления поливинилхлоридная резина. Она отличается прекрасными амортизационными характеристиками, стойкостью к влаге и ультрафиолетовому излучению.

Бассейн на загородном участке или в доме - атрибут роскошной комфортной жизни, к которой стремятся многие. И если для «моржей» и просто людей, которые любят закаляться, температура в бассейне особого значения не имеет, то для всех остальных требуется обеспечить комфортную температуру. Для взрослых рекомендуется температура воды +23 °С, а для детей +25 - +28 °С. В жаркую летнюю погоду вода в бассейне сама прогреется до такой температуры, а вот в остальные более прохладные месяцы необходимо обеспечить подогрев воды бассейна с помощью специальных устройств. Всего существует несколько способов нагрева воды, о которых мы и расскажем ниже.

Сохраняем тепло - специальная пленка для бассейнов

Вода - сама по себе неплохой аккумулятор тепла. Поэтому в первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы тепло, накопленное водой в течение дня, не растратилось попусту. Для этого уличный бассейн должен быть заглублен хотя бы на ¾ своей высоты в землю. Сверху воды расстилается теплосберегающее покрытие.

В качестве теплосберегающего покрытия используется пленка с пузырьками светлого оттенка или черная - для накопления солнечной радиации. Пленку раскраивают под необходимый размер и укладывают на поверхность воды без дополнительного крепления. Такое покрытие уменьшает испарение воды с поверхности и сокращает теплообмен с воздухом.

Самый дешевый способ нагреть воду - использовать энергию солнца. Особенно это актуально в регионах, где преобладают ясные солнечные дни.

Для эффективной работы солнечного коллектора он должен располагаться так, чтобы в течение дня на него поступали солнечные лучи 4 - 5 часов. Это позволит поддерживать температуру воды в бассейне на уровне +25 - +30 °С или повышать температуру воды на 6 - 10 °С.

Солнечная гелио система подогрева воды в бассейне состоит из нескольких элементов: солнечного коллектора, насоса для перекачки воды, фильтра и клапана управления.

Фильтр необходим для того, чтобы в коллектор гелиосистемы не попадал мусор. Насос необходим для поднятия воды до гелиосистемы и продвижения ее по ней. Иногда требуется установить более мощный насос на фильтрационную систему. Клапан управления необходим для управления работой коллектора. Как это работает?

На поверхности солнечного коллектора находятся датчики, которые контролируют уровень освещения и поступления тепла. Когда датчики определяют, что на коллектор поступает достаточно много тепла, они дают команду клапану управления направить поток воды из бассейна в коллектор. При этом систему фильтрации необходимо настроить так, чтоб она интенсивно работала именно в период наиболее активного освещения. Тогда отфильтрованная вода будет поступать в солнечный коллектор, где она нагревается и возвращается в бассейн с другой стороны.

Когда заданная температура воды в бассейне достигнута, вода перенаправляется и движется мимо коллектора, сразу попадая в бассейн после фильтрации.

Внутри коллектора гелиосистемы циркулирует теплоноситель, от которого и нагревается вода из бассейна. Когда в темное время суток коллектор остывает, поток воды через него прекращается. Клапан управления перекрывает его подачу в гелиосистему.

При установке солнечных коллекторов существуют определенные правила:

Обычно солнечные коллекторы располагают на крыше дома, но можно их устанавливать и на земле, на опоре, обеспечивающей определенный угол наклона.
Желательно располагать панели коллектора строго на юг. Допускается их смещение не более чем на 45 ° по отношению к югу.
Уклон размещения солнечных панелей зависит от региона установки, поэтому данную информацию следует почерпнуть в инструкции или у консультанта компании производителя.
Можно устанавливать коллекторы на крышах, развернутых на запад и восток. В таком случае используются специальные коллекторы с увеличенной площадью.

Существует несколько видов солнечных коллекторов, вы можете их увидеть на схеме ниже.

Коллекторы с вакуумными стеклянными трубками несколько дороже, селективных панелей. А в магазинах по продаже оборудования для бассейнов обычно предлагают прямоугольные селективные панели.

Например, подогрев воды в каркасном бассейне осуществляется с помощью панелей «Санхитер», «Azuro» и других. Они устанавливаются рядом с бассейном на специальной опоре, обеспечивающей правильный уклон.

Расчет системы солнечного подогрева лучше доверить профессионалам, так как он учитывает множество параметров: интенсивность солнечного облучения, посещаемость бассейна, его размер, место установки, требуемая температура в бассейне.

В среднем площадь поверхности солнечного коллектора должна быть:

Для крытого бассейна или бассейна в доме - 50 - 70 % поверхности воды.
Для открытого бассейна - 70 - 100 % поверхности воды.

В уходе солнечные системы подогрева бассейнов очень простые. Требуется только регулярно чистить фильтры и сливать воду на зиму. Причем многие современные модели сами сливают воду на зиму. В зимнее время использовать гелиосистему для нагрева воды в бассейне не представляется возможным, так как в нашем регионе выпадает много снега. В бесснежные периоды вакуумные коллекторы могут работать и зимой, так как антифриз, протекающий в них, выдерживает температуру от -30 °С до +70 °С.

Наибольшей популярностью пользуются прямоугольные модели солнечных коллекторов, но также существуют пирамидальные модели и даже навесы над бассейном. Солнечные коллекторы в виде навеса над бассейном выполняют сразу две функции: подогревают воду и уменьшают испарение воды и теплопередачу между водой и воздухом. Также помимо нагрева с помощью коллектора вода прогревается под действием прямой солнечной радиации, которую накапливает черная поверхность системы.

Вторым по экономичности способом нагрева воды в бассейне можно считать использование теплового насоса. Его работа не зависит от интенсивности солнечного излучения, от длительности светового дня, что позволяет более качественно контролировать нагрев воды.

В основу работы теплового насоса положен цикл Карно. Фактически, он работает как холодильник, только наоборот. Тепловой насос берет тепло из окружающей среды и использует его для подогрева воды в бассейне. Источником тепла может быть грунт, водоем или воздух. Использовать тепловые насосы с грунтовым и водным коллектором только для подогрева бассейна не выгодно. Слишком дорого стоит само оборудование и монтаж коллектора.

Лишь в том случае, когда отопление дома и другие системы жизнеобеспечения организованы с помощью теплового насоса с грунтовым или водным коллектором, тогда его можно использовать и для нагрева воды в бассейне.

В остальных случаях для бассейнов используют тепловые насосы воздушные. Внешне они напоминают наружный блок кондиционера. Вентилятор засасывает воздух окружающей среды, которые передает свое тепло теплоносителю (антифриз), который затем проходит компрессор и испаритель. В испарителе нагретый антифриз отдает свое тепло воде из бассейна, которая поступает туда по трубам. Затем остывший теплоноситель снова нагревается и цикл повторяется.

Важно! Воздушный тепловой насос может работать даже при температуре окружающей среды +5 °С. Обычно его устанавливают в непосредственной близости от уличного бассейна. Если же требуется подогрев воды крытого бассейна в доме, то тепловой насос устанавливают снаружи дома.

Также обратите внимание, если тепловой насос используется для кондиционирования воздуха в помещении, его легко можно использовать и для подогрева воды. Отобранное из помещения тепло направляется для нагрева бассейна, а не просто выбрасывается на улицу.

Тепловой насос для подогрева бассейна намного экономичнее, чем обычный электронагреватель. Он потребляет всего 1 - 1,24 кВт, а выдает тепла на 5,5 - 6 кВт, тем самым экономя до 80% электроэнергии. Данная система является прекрасной альтернативой традиционным источникам энергии, так как она абсолютно экологична, не наносит вред окружающей среде и позволяет экономить.

Не забывайте сохранять тепло в бассейне с помощью пленки с пузырьками. Ведь намного больше тратится энергии и времени на первоначальный нагрев воды в бассейне, и совсем немного на поддержание заданной температуры.

Теплообменник используется довольно часто для подогрева воды в бассейне. Принцип его работы таков: его подключают к источнику тепла, например, котлу отопления или встраивают в систему центрального отопления. Теплоноситель, нагреваясь в котле, направляется в теплообменник, где отдает тепло воде из бассейна, которая через него прокачивается.

Система подогрева воды в бассейне работает так: подключается циркуляционный насос для прокачки воды через теплообменник. Когда температура воды в бассейне опускается ниже требуемой, термостат подает сигнал, и насос включается. Вода прокачивается вдоль змеевика в теплообменнике и нагревается. Сливается обратно в бассейн с другой стороны.

Точно также, когда заданная температура достигнута, насос отключается. Вода из бассейна перестает проходить через теплообменник.

Для большого бассейна используют сразу несколько теплообменников, чтобы ускорить нагрев воды. Размеры и мощность теплообменников бывают разными от 13кВт до 120 кВт. Также они бывают горизонтальными и вертикальными, титановыми и из нержавеющей стали. Так что можно подобрать агрегат для бассейнов различного объема и размеров.

Единственный недостаток такого способа нагрева воды в бассейне - это зависимость от котла отопления. Хотя если правильно спроектировать систему отопления и нагрева горячей воды, то таким теплообменником можно пользоваться и летом, когда отопление не работает. Котел будет включаться только для нагрева теплоносителя, который циркулирует между котлом и теплообменником бассейна.

Проточные электронагреватели оснащены внутри ТЭНом, вода в них нагревается не с помощью теплоносителя, а непосредственно от ТЭНа. Это налагает определенные ограничения на качество воды. Она должна быть достаточно мягкой, без примесей солей, чтобы нагревательный элемент прослужил дольше и не покрывался накипью. Также ТЭН изготавливается из сплавов, устойчивых к коррозии, и покрывается несколькими защитными слоями.

Учитывая то, что расход электроэнергии при таком способе нагрева довольно велик, обычно электронагреватели используют только для нагрева маленьких бассейнов. Например, надувной бассейн, каркасный бассейн, маленькие бассейны-джакузи.

Надувной бассейн с подогревом воды с помощью электронагревателя - роскошь, доступная даже семье со скромным бюджетом.

Электронагреватель для бассейна подключается непосредственно к сети. Его мощность бывает различной, от 3 до 18 кВт. Иногда бытовая электросеть не способна обеспечить работу подобного устройства. И это является существенным недостатком.

Напоследок хотелось бы остановиться на таком способе подогрева воды, как использование топливных котлов. Например, котел может быть газовым, пиролизным, на дровах, на мазуте и другом топливе. Нагрев воды в нем может быть реализован несколькими способами:

С помощью теплообменника, когда котел нагревает теплоноситель, а уже теплоноситель нагревает воду в бассейне.
Прямоточный нагрев воды непосредственно в котле.
Нагрев воды в емкости и затем сброс ее в бассейн.

Обычно такие системы подогрева воды в бассейне используются в тех регионах, где нет магистрального газа, а также других удобных способов нагреть бассейн. Установка любых котлов связана с рядом сложностей: разрешения, проекты, расчеты, дымоходы и обеспечение пожаробезопасности. Все это необходимо решать еще до начала строительства бассейна, а иногда и дома.

При выборе системы подогрева воды в бассейне необходимо учитывать его размеры, объем воды, до какой температуры следует нагревать, требуется ли автоматизация процесса и многое другое. Бюджет - тоже немаловажный аспект. Поэтому будет более правильным, если подбором и установкой нагревательного оборудования будут заниматься специалисты.