Обзор тепловых насосов для бассейна

Как выбрать и установить тепловой насос для бассейна

Здесь вы узнаете:

Тепловой насос для бассейна — эффективное и очень экономичное устройство для нагревания воды в бассейне до требуемой температуры. Насосы бывают типов: воздух-вода, вода-вода, грунт-вода. Выбрать насос можно после расчета требуемой мощности.

Принцип работы теплового насоса для бассейна

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.

Тепловой насос для бассейна

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

Конструктивные особенности теплового нагревателя для бассейна делают данный прибор более стойким к влиянию повышенной влажности, чем любую другую систему нагрева жидкости. Но необходимо грамотно подобрать тип теплового оборудования с учетом источника тепловой энергии с низким потенциалом.

• Земля-вода. Чем более стабильна температура среды, тем более эффективно работает прибор обогрева. В этом отношении земля является лучшим источником, однако практическое воплощение требует соблюдения списка не самых простых условий. Потребуется просторный земельный участок и сложные земляные работы. Трубы, по которым циркулирует теплоноситель, придется располагать в толще грунта, что иногда сделать невозможно или проблематично. Поэтому тепловые насосы для бассейна типа «земля-вода» применяются лишь в редких случаях.
• Вода-вода. Систему с водяным тепловым насосом сконструировать немного легче, так как в качестве источника энергии с низким потенциалом используется вода. Наилучший расклад, если рядом есть естественный водоем: пруд, озеро, река и т.п. Однако близкое расположение к таким водным ресурсам имеется не у каждого земельного участка. Тогда необходимо хотя бы наличие колодца или скважины, в которую можно будет опустить трубы.
• Воздух-вода. Меньше сил и времени требует монтаж теплового насоса, который поглощает энергию в воздушных массах. Чтобы создать интенсивный воздушный обмен, применяются мощные вентиляторы. При это не нужно бурить скважину или прокладывать трубы в грунте. Эффективность обогрева воздушным тепловым насосом немного ниже, чем при использовании более стабильных источников энергии таких, как земля или вода. Но для применения в дачный сезон, с весны до осени, воздушный агрегат подходит идеально.

Тепловой насосный водонагреватель можно использовать совместно с другими отопительными системами, к примеру, с электрическим или газовым подогревом. Комбинированный обогрев особенно актуален в областях с суровыми климатическим условиями, так как при температуре воздуха ниже -20 ºС эффективность теплового оборудования существенно снижается.

Преимущества тепловых насосов для бассейнов

Среди достоинств, которыми отличается тепловой насос для воды в бассейне, выделяют:

• надежность работы;
• экономичность эксплуатации нагревателя по сравнению с другими типами;
• минимальный расход электрической энергии (она нужна лишь для работы помпы);
• использовать приборы можно круглый год, в том числе и в открытых водоемах;
• такой агрегат абсолютно безвреден и не приносит вреда здоровью купальщиков;
• благодаря наличию продуманной системы самоуправления, прибор оперативно подстраивается практически под любой температурный режим;
• во время работы насос не шумит, не производит никаких звуков, что позволяет сэкономить на оборудовании звукоизоляции;
• применять агрегат можно даже при отрицательных температурах, поскольку он надежно защищен от обмерзания;
• монтируются такие подогреватели за считанные часы, при этом дальнейшее их обслуживание тоже не вызывает никаких сложностей.

Тепловые потери объекта

Чтобы правильно выбрать тепловой насос по мощности, необходимо определиться с тепловыми потерями бассейна, в котором будет установлен прибор.

В случае с бассейном следует учесть:

• место, в котором расположен бассейн;
• наличие и степень надежности бассейна;
• объем купальной чаши;
• начальную температуру воды;
• оптимальную температуру воды для купания;
• наличие дополнительных факторов, влияющих на изменение температуры воды: обогрев воздуха в крытом сооружение, кондиционирование и т.п.

Чтобы рассчитать тепловые потери сооружения, некоторые специалисты рекомендуют использовать методику, изложенную в ДБН В.2.5-67: 2013. Мощность насоса должна на 30% превышать размеры тепловых потерь бассейна.

Эта схема позволяет составить представление о возможных потерях тепла в бассейне в зависимости от воздействия внешних факторов. Чем меньше эти потери, тем более эффективно будет работать тепловой насос

Расчеты эти довольно специфичны, их лучше поручить специалисту. Полезные рекомендации можно получить у опытных специалистов, которые занимаются производством или продажей тепловых насосов. Полезным при выборе теплового насоса будут также сведения о мощности теплообменника устройства.

Выбирая воздушный тепловой насос для подогрева воды в бассейне следует учитывать ряд факторов, которые влияют на степень тепловых потерь здания, например, наличие или отсутствие укрытия

Этот показатель отражает расход тепловой энергии для подогрева воды в бассейне за определенный промежуток времени.

В упрощенном виде формула может выглядеть как:

P = 1.16 Х ΔT/t Х V (кВт)

• 1,16 – поправочный коэффициент тепловых потерь;
• ΔT – количество градусов, разделяющее начальный и конечный показатель температуры воды в бассейне, ºС;
• t – время работы устройства до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура воды, час;
• V – объем купальной чаши, куб. м.

Конечно, эта формула не учитывает ряда таких факторов, как влияние обогрева в помещении крытого бассейна, наличие кондиционирования воздуха, наличие утепления и т.п.

Но при выборе подходящей модели теплового насоса такой расчет может быть очень полезным. В ходе расчетов полезно учесть, что оптимальной для крытого бассейна считается температура воздуха 28 градусов, а температура воды – 24 градуса.

Что выгоднее – газовый котел или тепловой насос

Монтаж теплого оборудования для бассейна характеризуется высокой экономичностью, с которой не может сравниться ни одна из существующих тепловых станций. При сопоставлении газового котла и теплового насоса, можно отметить следующее:

1. Зависимость от атмосферных условий. Воздушный обогревающий прибор способен нагреть бассейн при температуре до -15°С. При этом, эффективность обогрева заметно снижается после достижения этой границы. Поэтому большая часть агрегатов типа «воздух-вода», оборудуются электрическим тэном, чтобы компенсировать недостаток в тепловой энергии. Геотермальные устройства, как и газовые котлы, функционируют при любой температуре окружающей среды.
2. Экономичность – в этом отношении наносное оборудование с функцией обогрева конкуренции не имеет. Максимальная теплоотдача газового конденсационного котла оставляет 95-105%. На практике это значит, что каждый киловатт выработанной энергии, при сжигании газа, дал 0,95-1,05 кВт тепла. Коэффициент теплоотдачи насосов составляет 5-8 единиц, то есть каждый кВт затраченной электроэнергии, производит 5-8 кВт тепла!
3. Возможность всесезонного применения. Если насосы воздушного типа способны функционировать только при температуре до -18°С, то геотермальное оборудование работает и при -32°С. Газовый котел также хорошо функционирует при любых погодных изменениях.

В станах ЕС тепловые насосы в качестве альтернативных способов обогрева используются давно. Такие агрегаты можно применять для эффективного нагрева любых помещений, воды для бытовых и хозяйственных нужд, а также для бассейнов открытого и закрытого типов.

Как выбрать насос с подогревом?

Выбирая оптимальный насос теплового типа, чтобы организовать отопление бассейна, необходимо ориентироваться не только на мощность оборудования. Пристальное внимание удаляется и другим факторам:

1. Размер. Место монтажа, как правило, выбирается заранее. Нужно убедиться, что выбранная модель подойдет по размеру в отведенное место, при этом останется свободное для обслуживания агрегата.
2. Температура воздуха. Чем меньше перепад температур между воздухом снаружи и водой в бассейне, тем выше производительность и эффективность обогревающего прибора.
3. Шумность. Во время работы устройство вибрирует и производит шум. Перед приобретением аппарата необходимо оценить уровень шума, который издают разные модели данного оборудования.
4. Доступность запчастей. Если при поломке нужных для ремонта деталей нет в наличии поблизости, то их придется специально заказывать, оплачивать доставку и т.д. Поэтому нужно заранее предусмотреть наличие запасных частей в ближайших магазинах.
5. Наличие автоматики. Автоматическое управление отдельных разновидностей насосов с обогревом позволяет изменять работу прибора с учетом разных показателей: наружной температуры, темпов остывания жидкости в бассейне, способности помещения сохранять тепло.

Наличие автоматики значительно повышает стоимость оборудования. Но если есть финансовые возможности, то от этого дополнения отказываться не стоит. Блок автоматического управления не повышает комфорт пользования агрегатом, но и увеличивает срок его службы.

При этом на ценообразование больше всего влияет производительность насоса. Так, аппарат Zodiac, с мощностью 90 кВт, обойдется более чем в 3 млн. руб. Такой промышленный прибор окупится через 7-10 лет. Бюджетные тепловые установки стоят в несколько раз меньше. У той же компании, 5 кВт прибор оценивается всего в 97 000 руб., а аналог – Azuro в 70 000 руб.

Критерии выбора тепловых насосов

При выборе агрегата анализируют несколько факторов:

Тепловой насос для бассейна

1. Условия эксплуатации: расположен бассейн в помещении или под открытым небом.
2. Место размещения самого теплового насоса: доступность источников низкопотенциальной энергии.
3. Вид укрытия бассейна: утепленное здание или легкий летний купол.
4. Исходная температура воды и заданное значение, до которого потребуется прогреть.
5. Объем воды: чем больше бассейн, тем мощнее должен быть агрегат.
6. Наличие/отсутствие дополнительного функционала: отопление или кондиционирование помещения, ГВС и т. д.
7. Наличие разъемов для подключения к электросети и водяному контуру. Это немного повышает стоимость установки, но значительно облегчает монтаж.

Для крытых бассейнов температурные параметры принимают стандартными: 22-24 °С для воды и 26-28 °С для воздуха. На эти значения стоит ориентироваться при выборе теплового насоса.

Расчет мощности теплового насоса для бассейна

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

Условные обозначения:

1. P – мощность в киловаттах;
2. 16 – коэффициент, делающий поправку на потерю тепла водой вследствие испарения;
3. ΔT – разница между исходной и конечной температурой воды;
4. t – время в часах, требуемое на разогрев воды в бассейне;
5. 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.

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.

Создание теплового насоса своими руками

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. Металл 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.

Особенности монтажа устройства

Порядок подключения теплового насоса для бассейна зависит от особенностей конкретной модели. Поэтому перед началом работ следует внимательно изучить инструкцию изготовителя и точно соблюсти изложенные в ней требования и рекомендации. Обычно промышленные модели поставляются уже в собранном виде и с набором необходимых для установки комплектующих.

Схема функционирования теплового насоса, подключенного к бассейну:

1. Тепловой насос для бассейна
2. Дистанционное устройство управления
3. Чистая вода для бассейна
4. Циркуляционный насос
5. Байпас (обводной канал) и регулировочные клапаны
6. Труба подачи воды из бассейна
7. Фильтр

В ходе подключения понадобится установить пару труб, а также обеспечить электропитание. В систему обслуживания бассейна нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он располагался после системы фильтрации и перед хлоратором.

Как показано на этой схеме, тепловой насос следует подключать после фильтра для воды, но перед устройством для ее хлорирования

Очень важно правильно выбрать место для установки оборудования. Обычно тепловой насос типа “воздух-вода” представляет собой агрегат внушительных размеров, напоминающий наружный блок сплит-системы кондиционера.

Для установки воздушного теплового насоса необходимо выбрать достаточно просторное место, которое следует защитить от воздействия внешних факторов, например, с помощью навеса

Место для установки такого оборудования должно соответствовать следующим требованиям:

• хорошая вентиляция;
• отсутствие препятствия для передвижения воздушных масс;
• удаленность от открытого огня и других источников тепла;
• защита от воздействия внешних факторов окружающей среды: осадки, падающий сверху мусор и т.п.;
• доступность для технического обслуживания и необходимого ремонта.

Чаще всего тепловой насос устанавливают под навесом. Ради дополнительной защиты можно установить пару боковых стен, однако они никак не должны препятствовать воздушному потоку, который нагнетается вентиляторами.

Насос монтируют на металлической раме, основание должно быть строго горизонтальным. Это позволит минимизировать такие проблемы как вибрация и шум при работе прибора, а также защитит устройство от поломок.

Воздушный тепловой насос следует устанавливать на прочном и строго горизонтальном основании. Это позволит снизить вибрацию при его работе и уменьшить количество шума

При монтаже теплового насоса и подключении его к системе важно убедиться, что все его элементы чистые. Не помешает проверить и внутреннюю поверхность труб, с помощью которых осуществляется подключение.

Все места соединения труб, по которым циркулирует вода, должны быть тщательно загерметизированы и проверены на наличие протечек. Чтобы вибрация от теплового насоса во время его работы не передавалась остальной системе, имеет смысл рассмотреть вариант подключения с использованием гибких шлангов.

Особого внимания потребует обеспечение электропитания теплового насоса. Оно должно полностью соответствовать правилам установки электрического оборудования с учетом всех требований пожарной безопасности.

Рядом с бассейном обычно сохраняется высокий уровень влажности, и вероятность контакта электрооборудования с водой существенно возрастает. Поэтому необходимо тщательно заизолировать все места электрических контактов, дополнительно защитив их от возможного контакта с влагой.

В схему подключения теплового насоса к электропитанию в обязательном порядке необходимо включить автоматические выключатели, которые снабжены датчиками, реагирующими на повышение температуры. Понадобятся также устройства защиты, которые предотвратят утечку тока.

Все токопроводящие узлы следует в обязательном порядке заземлить. Для подключения кабелей, как силовых, так и контрольных, понадобятся специальные клеммники. В инструкции производителя обычно указано необходимое сечение электрокабелей, через которые можно выполнять подключение оборудования к электропитанию.

Этих данных необходимо придерживаться. Сечение кабеля может быть больше рекомендованного, но никак не меньше.

Установка теплового насоса для подогрева воды в бассейне производится в соответствии с рекомендациями производителя. Обычно его устанавливают после системы очистки воды, но перед устройством хлорирования, если оно имеется

Источник