Солнечные коллекторы для бассейна принцип работы

Солнечный коллектор для подогрева бассейна

Во время принятия в бассейне водных процедур человеку хочется чувствовать себя комфортно и тратить на это как можно меньше времени и сил. Часть этого комфорта достигается поддерживанием определенной температуры воды. Без затрат дополнительной электроэнергии здесь не обойтись. Расходы на содержание интенсивно эксплуатируемого искусственного водоема могут быть достаточно большими. Снизить их может солнечный коллектор для бассейна, использующий в качестве источника для подогрева абсолютно бесплатную природную энергию солнца.

Как работает подогрев бассейна при помощи солнечного коллектора

Концентрация солнечной энергии с последующей передачей ее теплоносителю производится солнечными коллекторами, еще их часто называют солнечными нагревателями для бассейна. С помощью теплообменных устройств эта энергия передается воде. Одной только солнечной энергией стабильно и в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру невозможно. Поэтому данный источник энергии используется в большинстве случаев как вспомогательный, где в качестве основного применяется обычно мощная нагревательная установка с питанием от электрической сети. Электронный контроллер регулирует участие солнечного коллектора для сохранения нужного теплового баланса воды в бассейне.

Схема двухконтурного нагрева воды в бассейне представлена на изображении:

В контур нагрева бассейна солнечными коллекторами входят следующие конструктивные элементы:

• собственно сам коллектор;
• насос, создающий возможность циркуляции воды в бассейне;
• теплообменник, выполняющий передачу тепла от нагретой в коллекторе жидкости всей массе воды бассейна;
• обязательно наличие фильтров для очистки воды;
• клапаны (нагнетающий, обратный), которые регулируют необходимую подачу воды.

Насос подает воду из бассейна в теплообменник. Если температура ниже установленной нормы (что фиксирует датчик на входе), контроллер дает команду на подачу нагретой в коллекторе жидкости в теплообменник. Происходит нагрев холодной воды из бассейна. Если температура воды соответствует норме, она, минуя теплообменник, возвращается в бассейн.

Виды коллекторов для нагрева воды бассейна

Солнечные коллекторы, применяемые для нагрева воды бассейна, могут быть:

• вакуумные;
• плоские (открытые или закрытые).

Для бассейнов, работающих в круглогодичном режиме используют вакуумные коллектора, способные сохранять внутри себя тепло даже при отрицательных температурах.

Для предназначенных в качестве семейного отдыха, например, на даче и эксплуатируемых в сезонный период (обычно в российских условиях с апреля по октябрь) лучше всего подходят плоские солнечные коллектора. Конструктивные особенности позволяют их изготовить своими руками.

Вакуумные

Классический вариант такого теплообменника состоит из двух трубок: в большую трубку с откачанным воздухом вставляется меньшая по размерам с закачанной внутрь специальной легко испаряющейся жидкостью. Степень нагрева влияет на количество испаряющейся жидкости, которая попадая в конденсатор, отдает большее или меньшее количество тепла теплообменнику.

Важно: внутри трубка покрывается селективным покрытием, увеличивающим поглощение солнечного излучения.

В теплообменник для повышения эффективности теплопередачи вставляется медная трубка. Обладающая хорошими теплофизическими свойствами медь с меньшими потерями отдает тепло воде бассейна.

Плоский (открытый)

Плоский, принимающий солнечное излучение, не имеет защиты от воздействий окружающей среды. Обычно имеют прямоугольную форму, изготовленную из пластика, окрашенного в черный цвет.

Эффективность работы такого коллектора сильно зависит от окружающих погодных условий — он работает только при положительных температурах на улице.

Плоский (закрытый)

В отличие от открытого представляет собой термоизолированный короб закрытый сверху листом стекла или специального пластика.

За защитным стеклом располагается адсорбер, корпус которого изготавливается из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия. К корпусу плотно прилегает медная трубка, которая для увеличения поверхности поглощения выполнена в виде змеевика. В трубке находится жидкость чувствительная к восприятию солнечного излучения. Проходя через змеевик, вода из бассейна получает тепловую энергию и ее температура повышается.

Как правильно подобрать коллектор для нагрева бассейна

Количество тепла, передаваемого солнечным коллектором, напрямую зависит от размеров площади поверхности, которая поглощает излучение. На этот параметр оказывают влияние следующие основные факторы:

• конструктивное исполнение (вакуумный, плоский);
• место расположения совместно с ориентацией;
• тип бассейна для установки — открытый или закрытый;
• характеристики самого бассейна: площадь поверхности, глубина, возможность установки укрытия, эффективность поглощения солнечного излучения самим бассейном в зависимости от его цвета;
• интенсивность использования искусственного водоема;
• период времени нахождения в укрытом состоянии;
• периодичность времени подачи свежей воды;
• нормативные показатели температуры воды в бассейне.

На размеры коллектора влияние оказывают потери тепла, связанные с эксплуатацией бассейна. Если избежать потерь от разбрызгивания довольно трудно, то уменьшить габариты при сохранении эффективности помогут следующие рекомендации.

• Много тепла уходит в процессе поверхностного естественного испарения. Уменьшить его поможет организация защиты бассейна от ветра.
• Испарение в ночное время выше, чем в дневное. Поэтому рекомендуется в это время накрывать бассейн теплоизоляционным материалом. Утром скопившийся на внутренней поверхности конденсат следует убирать без попадания обратно в бассейн.
• Уменьшить потери тепла через грунт для сборного бассейна на даче можно путем прокладывания теплоизоляционных матов.

Организация водонагревателя для бассейна своими руками

Плоский солнечный коллектор для подогрева для бассейна можно изготовить своими руками из доступных, порой без дела лежащих материалов в сарае на даче. Кроме экономии электрической энергии, получается прямая выгода от отказа в трате финансов на промышленный образец.

Простейшая схема, где отсутствует даже намек на автоматику (регулируется вручную) выглядит следующим образом:

Конструкция состоит из следующих элементов:

• самодельный плоский коллектор;
• тройник на входе в коллектор;
• тройник на выходе из коллектора;
• выпускной клапан, смонтированный с выпускным тройником для освобождения системы от воздушных пробок;
• сливной кран;
• кран на подводящем шланге;
• обратный клапан, обеспечивающий запуск насоса;
• циркуляционный насос;
• бассейн.

Вариантов изготовления солнечного коллектора своими руками домашние мастера придумали много — в зависимости от имеющихся в наличии подручных материалов. Для примера приведем вариант коллектора, который устанавливается на поверхности земли с минимально возможным расстоянием от бассейна с целью снижения тепловых потерь.

Площадка выбирается с учетом максимального попадания светового потока в самодельный адсорбер. Готовится устойчивое основание с гидроизоляцией. Все это должно выглядеть примерно, как показано на изображении:

Каркас, на который будет крепиться коллектор, изготавливается из деревянного бруса, как и сама рама. Основание рамы обшивается фанерой.

1. На дно фанеры укладываются металлические листы. Подготавливается основание для укладки стекла.
2. Получившаяся конструкция в виде щита окрашивается в черный цвет.
3. Плоскость щита размечается под укладку металлопластиковых труб, устанавливаются крепления под них, после чего монтируются нарезанные в размер металлопластиковые трубы.
4. Между собой трубы соединяются в змеевик уголками и штуцерами — фурнитурой из металлопластика. В бортах оборудуется вход/выход труб змеевика.
5. Следует обязательно провести пробное гидравлическое испытание. После подтверждения герметичности конструкции, змеевик также необходимо окрасить в черный цвет.

Для улучшения теплопроводности, на трубах собирается каркас из алюминиевого профиля. В пазы профиля и подготовленное основание в деревянной раме укладывается порезанное определенного размера стекло. Стеклянная накладка изготавливается из нескольких частей, каждая из которых садится на герметик и скрепляется друг с другом специальной фиксирующей накладкой.

Несколько советов по правильной эксплуатации

Повысить срок службы плоских водонагревателей поможет соблюдение следующих рекомендаций.

• При падении температуры ниже нуля следует остановить пользование бассейном. Необходимо слить из коллектора остатки воды.
• В отверстиях гелиоустановки со временем образуется накипь. В системе уменьшается напор и насос начинает работать с повышенной нагрузкой. Периодическая чистка мягкой щеткой и бытовыми моющими средствами поможет избежать этого.
• Не следует забывать протирать стекло от пыли. Эффективность коллектора с грязным стеклом падает в разы.

Отзывы пользователей из информационного пространства интернета

Во многих комментариях пользователей краеугольным камнем в эксплуатации коллекторов обозначается их прямая зависимость от солнечной активности. Ориентация на солнечную сторону, угол наклона и наличие как можно большого количества солнечных дней важные составляющие для стабильной работы гелиоустановки.

Пользователи сборных бассейнов на территории частного дома или дачи отмечают возможность удлинить купальный сезон. Рекомендуют использовать системы с плоскими коллекторами без отдельных теплообменников. Вода из бассейна изменяет температуру, проходя непосредственно через трубки установки. Такая система будет отличаться простотой и низкой ценой.

На северных территориях с холодным климатом плоские коллекторы практически не получают хороших отзывов. Несмотря на свою дороговизну здесь больше находят применение вакуумные гелиоустановки. Из-за низких тепловых потерь они более качественно выполняют свои функции по нагреву воды бассейна в холодных широтах.

Видео по теме

Источник

Подогрев бассейна солнечными коллекторами — устройство и принцип работы

Для обслуживания бассейна на 20 м²: нагрев воды для купания и приема душа, требуется около 19000 кВт/час тепловой энергии. Сокращение затрат даже на 30% увеличит рентабельность использования искусственного водоема.

Солнечные коллекторы для бассейнов, при грамотных расчетах и комплектации могут компенсировать до 13 000 кВт/час. Гелиосистема, несмотря на необходимость первоначальных затрат, экономически выгодна. Полная окупаемость вложений наступает спустя 3-5 лет активного использования.

Типы коллекторов для подогрева бассейнов

Гелиосистемы для домашних и коммерческих искусственных водоемов делятся на несколько классов по типу конструкции и внутреннего устройства. На выбор гелиоколлектора влияет его производительность, способность аккумулировать и отдавать тепло, а также окупаемость оборудования.

Для нагрева воды используют несколько видов солнечных водонагревателей:

По особенностям аккумулирующего элемента — гелиосистемы делят на:
трубчатые (вакуумные);
• По различиям конструкции — существуют открытые и закрытые гелиосистемы. У каждого типа есть свои преимущества. В открытых коллекторах абсорбер, изготовленный из пластика и резины, не помещается под стекло. Как правило, гелиосистемы открытого типа предназначены для бытового подогрева воды в бассейне в летнее время года.
  Закрытые коллекторы, трубчатые и панельные работают вне зависимости от сезона (времени года). Абсорбер закрыт стеклом, что существенно снижает теплопотери и увеличивает эффективность нагрева воды.

Перед тем как сделать выбор следует разобраться в отличиях существующих гелиосистем, а также преимуществах, которые дает та или иная конструкция.

Трубчатые гелиоколлекторы

Главное различие гелиосистем в том, какой аккумулирующий элемент используется во внутреннем устройстве. Трубчатые солнечные коллекторы для бассейнов в качестве абсорбера используют вакуумные стеклянные колбы, состоящие из нескольких элементов:

Полая стеклянная трубка — колбы в зависимости от конструкции выпускают одно и двух стенными. Во время производства из полости выкачивается кислород. Вакуум служит естественным и эффективным теплоизолятором.

Медный стержень — играет роль теплообменника. Внутри циркулирует жидкий или газообразный теплоноситель.

Сборный распределитель — к узлу подключается ряд трубок. Модуль перераспределяет нагретый теплоноситель, направляя его в накопительную емкость (чашу бассейна).

Вакуумные коллекторы остаются эффективными даже зимой и пасмурную погоду, что дает возможность продлить купальный сезон для открытых водоемов на несколько месяцев (с апреля по октябрь). После наступления глубокой осени трубчатый водонагреватель будет компенсировать около 20% тепловой энергии.

Панельные гелиоколлекторы

Еще один тип гелиосистем, используемых для коммерческого и бытового применения. Панельные коллекторы, хотя и имеют схожий принцип работы с другими солнечными водонагревателями, отличаются от них внутренним устройством, состоящим из:

короб из алюминия;

верхняя прозрачная панель из толстостенного стекла;

абсорбер — металлическая пластина, с нанесенным селективным слоем;

теплообменник, изготовленный из медных или алюминиевых трубок.

Абсорбер тесно контактирует с трубками, по которым циркулирует теплоноситель. После нагрева вода она подается в искусственный водоем. Плоские солнечные коллекторы для бассейнов особенно эффективны в ясную солнечную погоду. После наступления осени и в зимнее время года, теплоотдача панельной гелиоустановки снижается. Плоские водонагреватели рекомендуется использовать в регионах с умеренным и жарким климатом.

Пирамидальные коллекторы

Используются для бытовых целей. В летнее время года пирамидальная гелиоустановка даст достаточно тепловой энергии, чтобы прогреть воду для комфортных 23-25°C. Отопление бассейна с помощью пирамидальных гелиоводонагревателей используется редко, по причине низкой теплоэффективности.

Принцип работы гелиопирамиды следующий:

установка подключается к насосной станции;

роль абсорбера играют шланги с диаметром от 25-40 мм;

вся конструкция ставится на отражатель;

вода нагревается и принудительно закачивается в бассейн;

гелионагреватель работает в постоянном режиме.

Пирамидальные коллекторы предназначены для бытового применения. Гелиоустановка имеет компактные габариты. Самостоятельно подключается к бассейну и насосу. Единственное неудобство — коллектор не разбирается, что достаточно неудобно при транспортировке.

Гибкие коллекторы

Визуально напоминают резиновый коврик. Относятся к типу открытых коллекторов. В резиновом солнечном водонагревателе предусмотрены каналы для циркуляции теплоносителя.

Гелиоколлекторы эффективно работают при солнечной погоде, быстро нагревая и поддерживая необходимую температуру воды в бассейне. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция, работающая в постоянном режиме.

Гибкие солнечные коллекторы для бассейнов легко транспортировать. При необходимости их просто сворачивают как коврик. Размеры резинового коллектора подбираются индивидуально по площади бассейна.

Коврик для нагрева воды от солнечной энергии

Как происходит нагрев бассейна солнечным коллектором

Несмотря на существующие различия во внутреннем устройстве, принцип работы всех гелиосистем идентичен. Солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне работает следующим образом:

при помощи аккумулируемой тепловой энергии подогревается вода, играющая роль теплоносителя;

горячая жидкость сбрасывается не в накопительную емкость, а поступает в чашу искусственного водоема (бассейна);

циркуляция теплоносителя для большей эффективности осуществляется принудительным способом (насосом).

Для подогрева воды в бассейне коммерческого назначения, лучше поставить солнечный водонагреватель трубчатого типа. Вакуумный гелиоколлектор будет особенно оправданным если планируется эксплуатация искусственного водоема в течение всего года. Полноценный обогрев бассейна от солнечных батарей невозможен, но компенсировать до 40% затрат гелиосистема вакуумного типа сможет достаточно легко.

Установка панельных водонагревателей оправдана если планируется подогревать воду только во время купального сезона. Обогреть бассейн гелиопанелями не получится, так как при наступлении зимнего времени года резко снижается теплоэффективность системы.

Для небольшого бассейна открытого типа лучше использовать пирамидальные и гибкие коллекторы.

Отзывы показывают, что теплопотери при нагреве воды искусственного водоема снижаются приблизительно в 2 раза, если использовать специальное покрытие в ночное время суток или в период, когда бассейн не используется.

Коллекторы для бассейнов заводского производства

В ассортименте представлены гелиосистемы, предназначенные для бытового и промышленного применения. Наибольшей популярностью пользуются следующие производители:

Intex — компания, выпускающая аксессуары для купания в бассейне и открытых водоемах, и подогрева воды. В частности, налажено производство солнечных гибких коллекторов.

Azuro — чешская компания, изготавливающая бассейны и все необходимое для их работы. В ассортименте продукции, присутствуют две линейки водонагревателей:

Azuro Spiral — пирамидальные коллекторы, с общей абсорбирующей площадью 0,96 м²;

Azuro Shelter — гибкие гелиоколлекторы, с возможностью установки как прямого развернутого полотна, так и арки. Абсорбируемая площадь 1,84 м².

Kokido Keops — купольный коллектор, предназначенный для нагрева воды в каркасных и сборных бассейнах. Допускается подключение в единую систему 4 отдельных модулей. Гелиосистема справляется с подогревом 40 м³ воды.

Sunheater — бренд американской компании SmartPool Inc. Гибкий гелионагреватель может устанавливаться на крышу или монтироваться на раму вблизи бассейна. Длина абсорбирующего полотна 6 м, ширина 0,6 м.

Speck BADU BK — еще одна популярная модель гибкого солнечного коллектора. Гелиосистема увеличивает нагрев воды в бассейне на 10-15°C, после чего автоматически поддерживает температуру. Продукция отличается хорошим качеством сборки.

Описанные модели подходят для бытового использования. В коммерческих целях рекомендуется устанавливать полностью укомплектованные трубчатые или панельные гелиосистемы следующих производителей: Atmosfera, Sidite, Vaillant, SunRain, Viessmann, ЯSolar.

Как сделать коллектор для бассейна своими руками

Солнечный обогреватель пирамидального или гибкого типа стоит, начиная с 20 тыс. руб. Самодельный водонагреватель, с учетом покупки всех необходимых комплектующих, обойдется в 5-6 тыс. руб. Для бассейна легче всего сделать пирамидальный гелиоколлектор. Водонагреватель отличается простым внутренним устройством. Легок в сборке.

Для начала следует сделать расчет длины и диаметра труб гелиоколлектора для бассейна. Вычисления выполняются следующим способом:

рекомендуемое значение скорости теплоносителя в гелиосистеме 0,4-0,7 м/с;

длина рассчитывается с учетом того, что 1 м шланга (диаметром 25 мм) в солнечный день нагреет около 3,5 л горячей воды за 1 час. В таблице приводится количество солнечных часов для регионов с умеренным климатом:

Источник