Как рассчитать мощность теплообменник для бассейна

БАССЕЙНЫ

Расчет и подбор теплообменника, электронагревателя для бассейнов

Как выбрать нагреватель ?
Нагреть и поддерживать температуру воды в бассейне можно при помощи теплообменника, подключенного к отопительному котлу( схемы обвязки ), или используя специальный электрический водонагреватель.
Для работы системы с теплообменником можно использовать как отдельный котел, так и котел системы отопления жилого дома.

Упрощенно теплообменник можно подобрать следующим образом:
— Для уличных бассейнов мощность теплообменника ( кВт) равна объему бассейна (м3)
— Для бассейнов, расположенных в помещении, мощность теплообменника ( кВт) равна 3/4 объема бассейна (м3)

Фактическая производительность теплообменника зависит от жидкостей в первичном и вторичном контуре, а также от разницы температур в этих контурах. Для коррекции номинальной производительности, указанной в таблицах, следует пользоваться диаграммами А и Б ( Паспорт производителя ).

Диаграмма А.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы температур в первичном и вторичном контуре системы.

Например, для теплообменника 11312 Hi-Temp:
— Номинальная производительность из таблицы равна 40 кВт
— Температура первичного (горячего) контура = 70 °С
— Температура вторичного (холодного) контура = 10 °С
— Разница температур составит: 70 — 10 = 60 °С

Из графика находим, что при разнице температур 60 °С фактическая производительность соответствует 100% от номинальной, 40 кВт.

Диаграмма Б.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы потоков в первичном и вторичном контуре системы. Если потоки в контурах теплообменника отличаются от приведенных в таблицах, то следует скорректировать номинальную производительность, вычислив ее как среднее арифметическое между значениями, взятыми из графика, для каждого потока в отдельности.

Например для теплообменника 11312 Hi-Temp:
— Отклонение потока в первичном контуре = 40,8 / 34,0 х 100% =120 %, во вторичном = 210 / 300 х 100% = 70 %
— Из графика находим величины соответственно 110 % и 80 %
— Общая коррекция = (110% + 80 %) / 2 = 95 % Фактическая производительность = 40 кВт * 95% = 38 кВт

Для ориентировочного расчета потребной энергии P, без учета потерь, для нагрева воды на ΔT °С за t
часов, можно воспользоваться эмпирической формулой (1). Для расчета времени нагрева воды на ΔT °С
при заданной проиводительности теплообменника P, можно воспользоваться формулой (2).

Где: P = энергия, кВт
t = время, часы
ΔT = разница температур в контурах, °С
V = объем воды, м3

Пример: Требуется расчитать время нагрева воды бассейна до температуры от 5 °С до 25 °С
— Объем бассейна: 30 м3
— Температуры начальная и заданная: Т1 = 5 °С, Т2 = 25 °С
— Производительность теплообменника: Р = 6 кВт
Результат: t = 1,16 x (25 — 5) / 6 x 30 = 116 часов.

Электрические проточные водо нагреватели

Электрические водонагреватели предназначены для нагревания непрерывного потока жидкости с минимально возможным перепадом давлений. Компактная конструкция позволяет производить монтаж в ограниченном пространстве. Водонагреватели поставляются с различными комбинациями защиты от перегрева и термостатами.

Упрощенно электрические водонагреватели подбираются так:
— Для уличных бассейнов мощность водонагревателя (кВт) равна 1/2 объема бассейна (м3)
— Для закрытых бассейнов, мощность водонагревателя (кВт) равна 1/3 объема бассейна (м3)

Источник

Qs = V * 1,163 * (tB – tK) / Za + Zu * S

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева (час)

Zu – потери тепла (Вт в час.)

Тип бассейна и значение параметра потери тепла

Тип и местонахождение бассейна

Значение параметра

потери тепла Zu, Вт

Бассейн в помещении

Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место)

Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место)

Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место)

Например: бассейн 8 х 5, глубина 1,5 м на открытом воздухе, тогда:

Qs = 60 000 л *1,163*(28 гр – 10 гр)/72 + 1000*40

Qs = 57445 Вт = 58 кВт

Упрощенный расчет мощности теплообменника, электронагревателя или солнечных коллекторов:

Тип и место использования водонагревателя

Значение требуемой мощности водонагревателя

Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен объему бассейна (куб. метр)

Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ½ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Источник

Расчет мощности теплообменника для бассейна.

Вопросы, касающиеся бассейнов, по рейтингу находятся, пусть не в первой тройке, но в первой десятке точно.

За одно, кто желает у себя на участке построить бассейн, то прикиньте сколько будет обходиться содержание этого прожорливого зверя.

Это только одна строка расхода, далее пойдут нагрузки на отопление, вентиляцию, электрические сети. Возможно будет продолжение.

Какую НТД нужно посмотреть:

1. ГОСТ Р 53491.1–2009 Бассейны. Подготовка воды.

2. Санитарные правила СП 2.1.3678-20

3. Каталог 2002 г. «Задержки поставки»

4. Справочное пособие к СНиП ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАССЕЙНОВ

Водообмен в ваннах бассейнов следует предусматривать с рециркуляцией воды (многократное использование с очисткой, дезинфекцией и одновременным пополнением убыли свежей водопроводной водой в пределах до 10 % объема воды в ванне) или с непрерывным протоком свежей воды (разовое использование с дезинфекцией).

Время (полного) водообмена/цикл водообмена, (час.)- время, за которое в процессе циркуляции или протока обменивается объем воды, равный объему воды в ванне бассейна (в соответствии с [1] пункт 3.13, [2] Приложение 4)

Циркуляционный расход, Q (м3/ч)- объем воды, непрерывно протекающий через систему водоподготовки бассейна за 1 час (в соответствии с [1], пункт 3.67).

Разберемся, как рассчитать тепловую мощность для бассейна в коттедже.

Весь это простенький расчет, сведен в ексель, который находиться в свободном доступе по этой ссылке расчет №61 и называется «Расчет мощности теплообменника для бассейна».

Теперь простым языком разбираемся, на что расходуется тепло в бассейне, это:

— тепло на нагрев воды

-компенсация уходящего тепла:

с зеркала бассейна, через стенки и дно.

За основу расчета, взята методика а каталога 2002 г. «Задержки поставки», а также расчет который мне показал коллега, который занимался бассейнами в жилых домах. Расчет считается укрупненно.

В итоге, эти два расчета оформил, и расхождения получились незначительными.

Источник

Расчет оборудования для нагрева воды в бассейне. Виды нагревателей.

1. Общие понятия

Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется. Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее, составляют львиную долю. В связи с этим, вопрос подогрева воды в бассейне актуален.

Норматив температуры воды для бассейнов

Плавательные и спортивные бассейны

Гидромассажные и спа-бассейны

Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.

Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.

Тип бассейна	Температура воды по нормативу (градус по Цельсию)

Типы и принцип работы водоподогревателей

Тип установки обогрева воды

Принцип получения тепла

Рекурперативные теплообменники (теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку)

Циркулирующая вода нагретая любым способом передает через стенки тепло, нагревая воду.

Нагреваются за счет электроэнергии. Тепло передается воде напрямую от трубчатых электронагревателей (ТЭН)

2.Теплообменники

Водно-водяной теплообменник состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура. Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур – для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника. Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.

Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.

Тип и особенности конструкции теплообменника

Нагревательный контур в виде пучка тонких трубок, по каждой из которых протекает вода. Большое количество трубок в пучке повышает площадь теплопередачи. Есть конструкции с демонтируемым пучком трубок (повышение ремонтопригодности).

Нагревательный контур в форме спирали

Корпус теплообменника изготавливают из

1. композитного пластика,
2. нержавеющей стали,
3. титана.

Контур нагрева изготавливают из

1. нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
2. титана (для бассейнов с морской водой),
3. никеля,
4. купроникеля.

Тип теплообменника	Особенности конструкции

Достоинства и недостатки теплообменников

Достоинства	Недостатки
сравнительно дешевые	для работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого)
не требуют больших затрат в процессе эксплуатации	на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех. паспорте разнице температур первичного и вторичного контура и соотношения скоростей жидкости в них

Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. Коллектор имеет систему тонких трубок.

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов

Достоинства	Недостатки
не требуется газовый котел	малая мощность (квадратный метр батареи выдает тепловую энергию 0.6 – 0.9 кВт/час. Для покрытия мощности слабого водно-водяного теплообменника потребуется площадь батарей равная площади поверхности бассейна.)
не тратится электричество	применяется в южных широтах нашей Родины с большим количеством солнечных дней

4. Электронагреватели

Электронагреватели являются устройствами альтернативными теплообменникам. Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.

При выборе электронагревателя ориентиром является:

1. выходная мощность,
2. материал, из которого изготовлен корпус,
3. материал, из которого изготовлен ТЭН.

При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.

Достоинства и недостатки электронагревателей

Достоинства	Недостатки
для удобства оснащены термостатом с дисплеем, что позволяет легко регулировать температуру воды	огромный расход электроэнергии (повышенные затраты на обслуживание бассейна)
оснащены комплектом автоматического управления (датчиком потока или датчиком давления) , который не позволяет работать при слабом потоке воды	модели большей мощности требуют трехфазного подключения к сети
изначально укомплектованы всем необходимым для запуска и работы

Особенности монтажа

Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.

Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 – ти кубометров открытого типа и до 20 – ти кубометров закрытого типа.

Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность – теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.

В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:

1. термическое покрывало,
2. покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
3. использование системы солнечных батарей.

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Тепловой насос предназначен охлаждать или обогревать воду в плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

Устанавливается вне помещения.

Достоинства

— очень простое подключение — достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

— встроенная система автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.

— установлены датчики и системы защиты: защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.

Выводы:

1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель из антикоррозийных материалов.

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Пример расчета.

По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов, а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и мощности теплообменника 6 кВт.

t = 1.16 * 30 * 6 / 6, t = 34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Определение мощности водонагревателя

Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен объему бассейна (куб. метр)

Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ½ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр)

Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе. Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus

Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева 2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева

Zu – потери тепла (в час.)

Тип и место использования водонагревателя	Значение требуемой мощности водонагревателя

Тип бассейна и значение параметра потери тепла

Тип и местонахождение бассейна	Значение параметра потери тепла Zu
Бассейн в помещении	180 (Вт/м 2 )
Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место)	1000 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место)	620 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место)	520 (Вт/метр кв.)

При расчете по этой формуле условно – 1 кг = 1 л.

Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию.

Источник