Проточный теплообменник для бассейна

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

Теплообменники для бассейна: какими бывают и как подобрать?

Для многих бассейн – это место, где можно расслабиться после тяжелого трудового дня и просто приятно провести время и отдохнуть. Но дороговизна эксплуатации данного сооружения заключается даже не в сумме денег, потраченных на его строительство. Речь идет о качественном подогреве воды, ведь объем ее велик, а теплопотери очень высоки. Наилучшим решением данной проблемы будет постоянная циркуляция воды с разной температурой. И справиться с этой задачей может теплообменник для бассейна. Попытаемся разобраться, что это такие и каких типов он может быть.

Особенности

Следует понимать, что нагревание водяного бассейна с большим количеством воды – удовольствие не из дешевых. И способов сделать это на сегодняшний день существует 3:

• использование теплового насоса;
• применение электрического нагревателя;
• установка кожухотрубного теплообменника.

Из этих вариантов наилучшим будет применение теплообменника из-за следующих особенностей:

• его стоимость сравнительно невелика;
• он потребляет меньшее количество энергии, чем 2 других устройства;
• его можно использовать с альтернативными источниками нагрева, стоимость работы которых будет ниже;
• имеет небольшие размеры;
• отличается высокой пропускной способностью и отличными гидравлическими характеристиками (касаемо нагрева);
• высокая устойчивость к коррозии под воздействием фтора, хлора и солей.

В общем, как можно убедиться, особенности данного устройства позволяют говорить, что на сегодняшний день это лучшее решение для нагрева воды в бассейне.

Принцип работы

Теперь разберемся, как работает теплообменник для бассейна. Если говорить о конструкции, то он выполнен в форме корпуса цилиндрической формы, где имеется 2 контура. В первом, который является непосредственной полостью устройства, происходит циркуляция воды из бассейна. Во втором располагается устройство, где осуществляется перемещение горячей воды, выступающей в данном случае теплоносителем. А в роли прибора для нагревания жидкости будет либо трубка, либо пластинка.

Следует понимать, что теплообменник сам по себе подогрев воды не осуществляет. При помощи внешних штуцеров на втором контуре его подключают к отопительной системе. Из-за этого он является посредником в передаче тепла. Сначала туда из бассейна идет вода, которая, перемещаясь по корпусу, нагревается из-за соприкосновения с нагревающим элементом и возвращается обратно в чашу бассейна. Следует добавить, что чем больше будет площадь контакта нагревающего элемента, тем быстрее тепло будет переходить к холодной воде.

Обзор видов

Следует сказать, что существуют различные виды теплообменников. Как правило, они различаются по следующим критериям:

• по физическим габаритам и объему;
• по мощности;
• по материалу, из которого изготовлен корпус;
• по типу работы;
• по типу внутреннего элемента нагрева.

Теперь скажем немного подробнее о каждом типе.

По объему и размерам

Необходимо сказать, что бассейны различаются конструкцией и объемом помещаемой воды. В зависимости от этого существуют и различные виды теплообменников. Маленькие модели просто не справятся с большим объемом воды, и эффект от их использования будет минимальным.

Часто бывает так, что приходится осуществлять расчеты под конкретный бассейн и заказывать теплообменник специально под него.

По мощности

Отличаются модели и по мощности. Тут нужно понимать, что на рынке можно найти образцы с мощностью и 2 кВт, и 40 кВт и так далее. Среднее значение равно где-то 15–20 кВт. Но, как правило, необходимая мощность также рассчитывается в зависимости от объема и размеров бассейна, где он будет установлен. Тут нужно понимать, что модели с мощностью 2 кВт не смогут эффективно справиться с огромным бассейном.

По материалу корпуса

По материалу корпуса теплообменники для бассейна также бывают разными. Например, их корпус может быть сделан из различных металлов. Наиболее распространенными являются титан, сталь, железо. Многие пренебрегают данным фактором, чего делать не следует по 2 причинам. Во-первых, любой из металлов по-разному реагирует на соприкосновение с водой, и использование одного может быть лучше другого с точки зрения долговечности.

Во-вторых, теплоотдача у каждого из металлов является разной. А значит, при желании можно найти модель, использование которой позволит существенно снизить теплопотери.

По типу работы

По типу работы теплообменники для бассейна бывают электрические и газовые. Как правило, автоматика используется в обоих случаях. Более эффективным решением с точки зрения скорости нагрева и энергозатратности будет газовый прибор. Но не всегда есть возможность подвести к нему газ, из-за чего популярность электрических моделей выше. Но электрический аналог имеет большую энергозатратность, и воду он нагревает несколько дольше.

По типу внутреннего нагревательного элемента

По данному критерию теплообменник может быть трубчатый либо пластинчатый. Пластинчатые модели являются более популярными по причине того, что здесь площадь соприкосновения холодной воды с камерой обмена будет больше. Еще одна причина – здесь будет более низкое сопротивление току жидкости. Да и трубы не так чувствительны к возможному загрязнению в отличие от пластин, из-за чего отпадает надобность в предварительном очищении воды.

В противовес им пластинчатые аналоги забиваются очень быстро, из-за чего для больших бассейнов использовать их смысла нет.

Расчет и выбор

Необходимо отметить, что правильно подобрать теплообменник для бассейна не так просто, как может показаться на первый взгляд. Чтобы это сделать, требуется рассчитать ряд параметров.

• Объем чаши бассейна.
• Количество времени, которое потребуется для нагрева воды. Помочь в этом моменте может то, что чем дольше осуществляется нагрев воды, тем ниже будет мощность устройства и его стоимость. Нормальным показателем будет время от 3 до 4 часов для полного нагревания. Правда, для уличного бассейна лучше выбирать модель с более высокой мощностью. То же самое касается, когда теплообменник будет использоваться для соленой воды.
• Коэффициент водной температуры, что задается прямо в сети и на выходе из контура применяемого устройства.
• Объем воды, находящейся в бассейне, что проходит через устройство за определенный временной промежуток. В данном случае важным аспектом будет то, что если в системе присутствует циркуляционный насос, который производит очищение воды и последующую ее циркуляцию, то расход рабочей среды можно принять за коэффициент, который указан в техпаспорте насоса.

Схема подключения

Приведем схему установки теплообменника в систему. Но перед этим рассмотрим вариант, когда было решено изготовить этот прибор самостоятельно. Это легко, учитывая простоту его устройства. Для этого нам потребуется иметь под рукой:

• анод;
• трубу, выполненную из меди;
• бак в форме цилиндра, выполненный из стали;
• регулятор мощности.

Для начала нужно проделать в торцевых сторонах бака 2 дырки. Одна будет служить входом, через который будет поступать холодная вода из бассейна, а вторая – выходом, откуда нагретая вода будет попадать обратно в бассейн.

Теперь следует свернуть трубу из меди в некое подобие спирали, которая будет нагревательным элементом. Прикрепляем ее к баку и выводим оба конца на внешнюю часть бака, предварительно проделав в нем соответствующие отверстия. Теперь к трубке следует подключить регулятор мощности и поместить в бак анод. Последний нужен для защиты емкости от температурных перепадов.

Остается выполнить монтаж теплообменника в систему. Это требуется осуществлять после установки насоса и фильтра, но до установки различных дозаторов. Интересующий нас элемент обычно устанавливается ниже труб, фильтров и воздухоотводчика.

Монтаж производится в горизонтальном положении. Отверстия бака присоединяются к бассейному контуру, а выход и выход трубки нагрева – к контуру теплового носителя от отопительного котла. Наиболее надежными для этого будут резьбовые соединения. Все подключения лучше делать при помощи вентилей запорного типа. Когда контуры будут присоединены, на патрубке входа теплового носителя от котла следует установить клапан регулировки, оснащенный термостатом. На выходе воды в бассейн следует поставить датчик температуры.

Бывает так, что контур от котла нагрева до теплообменника слишком длинный. В таком случае нужно дополнительно поставить насос для циркуляции, чтобы система работала бесперебойно.

Что такое теплообменник для подогрева воды в бассейне, смотрите далее.

Источник