Теплообменник для домашнего бассейна

Как выбрать теплообменник для бассейна

Вода в бассейне нужна комфортной температуры, притом все время. Прогреть столь большой объем жидкости, да еще и равномерно не под силу ни одному нагревателю прямого действия. Необходимо прогреть большой объем воды и постоянно пополнять потери тепла, которые в бассейне немалые только за счет большой площади поверхности. Источником тепла может быть как котел отопления, солнечные панели или геотермальное тепло, а для передачи тепла воде потребуется теплообменник для бассейна.

Проще всего нагреть бассейн, если разместить теплообменник последовательно с фильтрами и циркуляционным насосом, который постоянно перекачивает жидкость от донного слива и скиммера и возвращает обратно через форсунки, расположенные по периметру чаши. Таким образом, вода в бассейне не застаивается, регулярно очищается и подогревается. Никакого дополнительного оборудования в самом резервуаре нет, все выведено за его пределы и размещается чаще всего ниже уровня грунта в специальном кессоне.

Принцип работы

Теплообменник сам по себе не нагревает воду. Он лишь является оптимизированным устройством для эффективного теплообмена между двумя средами. Одна из них – это теплоноситель от непосредственного источника тепла, а вторая – как раз вода из бассейна.

В теплообменнике две среды разделяют только тонкие стенки труб или пластин с высокой теплопроводностью. Чем выше площадь такого контакта, тем больше тепла успеет перейти от более нагретой жидкости к холодной.

По смыслу теплообменник всегда поточный, хоть и могут отличаться существенно объем камер и секций для перекачки двух сред. Для бассейнов используются трубчатые и пластинчатые теплообменники. Преимущество на стороне трубчатых устройств, так как они позволяют снизить вносимые устройством сопротивление току воды и менее требовательные к чистоте перекачиваемой жидкости.

Корпус формирует первую камеру для нагреваемой жидкости. Это продолговатый цилиндр из трубы большого диаметра, закрытый с обоих концов заглушками, в которых имеются штуцера для подключения труб. Сверху он утеплен для устранения лишних теплопотерь.

Внутри корпуса распределяются трубки, изолированные от внутреннего пространства устройства, с выведенными на внешнюю сторону штуцерами. Трубка может быть одна изогнутая по спирали для увеличения площади контакта и тянущаяся от одного края теплообменника к другому. Но эффективнее использовать параллельно много трубок, которые на концах объединяются коллектором. Так существенно снижается гидросопротивление теплообменника контуру с теплоносителем и увеличивается площадь контакта, границ между двумя жидкостями.

Основные характеристики теплообменника:

• Максимальная рабочая температура. Максимальный нагрев теплоносителя, выдерживаемый устройством.
• Тепловая мощность. Зависит не только от площади контакта, но и от типа жидкости в обоих контурах и перепада температур.
• Пропускная способность, измеряется в метрах кубических в час, определяет, за сколько времени весь объем бассейна пройдет через теплообменник.

Расчет мощности

Подбор по мощности теплообменника для бассейна выполняется, отталкиваясь от четырех факторов:

• Размер бассейна, объем постоянных теплопотерь;
• Температура теплоносителя и мощность источника тепла;
• Целевая температура воды в бассейне;
• Время, за которое необходимо нагреть воду при условии, что ее только набрали.

Не стоит задача нагреть максимально быстро весь объем воды в чаше бассейна. Мощности теплообменника достаточно на уровне, равном максимальным постоянным теплопотерям, так чтобы можно было поддерживать температуру на заданном уровне.

Нижняя граница подбора мощности берется равной примерно 0,7 от объема чаши бассейна, точнее, воды при полном заполнении. Это приблизительное значение теплопотерь за счет испарения и теплообмена со стенками чаши.

Превышение данного порога определяет время, за которое теплообменник сможет прогреть только набранную холодную воду и чаще всего этот параметр подбирается равным 1-3 дням.

В качестве источника тепла используется отопительный котел, работающий и на обогрев дома и на подогрев бассейна или же в малом контуре только на подогрев бассейна, например теплый период времени. Максимально возможную отдачу по теплу следует определять как раз с условием работы обогрева в доме, чтобы не забирать лишнего тепла на поддержание бассейна.

Требуемая мощность теплообменника для нагрева бассейна за определенное время.

P – требуемая мощность теплообменника (Вт),

С – удельная теплоемкость воды при температуре 20оС (Вт/кг*К);

ΔТ – разница температуры холодной и горячей воды (оС),

t1 – оптимальное время для нагрева всего бассейна (часы),

q – потери тепла в час с квадратного метра поверхности воды (Вт/м2),

V – объем воды в бассейне (л) .

В расчетах следует учитывать теплопотери с зеркала воды за счет испарения. Принимаются следующие значения:

• Бассейн полностью на улице – 1000 Вт/м2.
• Частично закрытый навесом или частью здания – 620 Вт/м2.
• Полностью крытый бассейн – 520 Вт/м2.

Полученное значение – это именно тот параметр, на который следует в первую очередь ориентироваться при выборе теплообменника. Остальные параметры необходимо согласовать с имеющимся оборудованием.

При желании разделить время работы теплообменника на ночное и дневное, когда используется электрический водогрейный котел, мощность теплообменника соответственно нужно увеличить. Достаточно умножить полученное ранее число на 24 и разделить на количество часов, которое предполагается отвести для нагрева бассейна.

Сопротивление току воды следует учитывать при выборе циркуляционного насоса, притом совместно с фильтрующей станцией, сопротивлением труб, форсунок и всех остальных элементов обвязки.

Максимально допустимая температура по горячему контуру определяется по номинальной температуре, которую выдает бойлер или отопительный котел.

Из этой же формулы легко вывести время нагрева бассейна, зная мощность теплообменника, имеющегося в продаже. Гнаться за сверхбыстрым нагревом не стоит, достаточно, если бассейн будет прогреваться с полностью холодного состояния до комфортной температуры за двое суток.

Подключение

Теплообменник включается уже после фильтра и циркуляционного насоса, но перед дозатором химических реагентов, хлора, отдушки и т.д. Подключения обоих контуров выполняется только через запорные вентили для возможности контролировать включение и демонтажа по случаю технического обслуживания.

Управлять нагревом должен регулирующий клапан, расположенный на подаче горячего контура от котла. Он в свою очередь регулируется термостатной головкой, у которой датчик температуры закрепляется на выходном патрубке нагреваемого контура. С помощью стационарного погружного термометра с индикацией выставляются настройки термоголовки для управления подачей теплоносителя.

Теплообменник для бассейна следует устанавливать ниже напорной линии, фактически ниже труб, подсоединяемых к нему, ниже фильтра и воздухоотводчика, исключая попадание и аккумулирования воздуха.

Чаще всего контур от котла отопления к бассейну и теплообменнику получается протяженным. Потому на линии устанавливается дополнительный циркуляционный насос. Для его беспрепятственной работы следует организовать байпас параллельно теплообменнику и перед регулирующим клапаном. В результате теплообменник постоянно контролирует температуру воды в бассейне и подогревает, если это необходимо.

Источник

Теплообменник для бассейна: правила выбора и особенности сборки своими руками

Важнейшее условие комфортного использования бассейна – качественный подогрев воды. Но как это обеспечить, учитывая большие объемы используемой жидкости и высокие теплопотери искусственного водоема? Наиболее разумное решение – систематический обмен воды с разной температурой: холодной и горячей. Организовать такой процесс можно с помощью теплообменника. Чтобы разобраться с особенностями этого варианта обогрева, предлагаем детальнее познакомиться с главным рабочим устройством – рассказываем, что собой представляет теплообменник, на что ориентироваться при его выборе, как выполняется расчет мощности, а также как сделать и установить прибор своими руками.

Строение и принцип работы

Конструктивно теплообменник для бассейна представляет собой цилиндрический корпус с двумя контурами: в первом, представляющим собой непосредственную полость прибора, циркулирует жидкость из бассейна, а во втором расположено устройство, по которому перемещается теплоноситель – горячая вода. В роли устройства для нагрева жидкости выступает или трубка, или пластина.

Сам по себе теплообменник не обеспечивает подогрев воды – с помощью внешних штуцеров второго контура он подключается к котлу системы отопления и выступает посредником в передаче тепла: сначала в прибор из бассейна поступает вода, затем она перемещается по корпусу, соприкасается с нагревающим устройством, берет от него тепло и далее уже нагретой до необходимой температуры возвращается обратно в чашу. Чем больше площадь контакта нагревающего элемента, тем быстрее тепло переходит от горячей воды к холодной.

Как устроен теплообменник для бассейна

Факторы выбора

Выбирая теплообменник, принимайте во внимание следующие характеристики:

• Тип нагревательного устройства: трубчатый или пластинчатый.

Совет. Специалисты рекомендует выбирать трубчатые теплообменники, так как они обеспечивают большую площадь соприкосновения с водой и отличаются меньшей чувствительностью к качеству циркулирующей жидкости.

• Пропускная способность.
• Материал корпуса: нержавеющая сталь, пластик, титан.
• Тип нагревателя, к которому будет подключаться теплообменник: газовый или электрокотел.
• Тепловая мощность.

Последняя характеристика является важнейшей, ведь она значительно влияет на производительность теплообменника. Исходя из этого, возникает логичный вопрос: как рассчитать мощность прибора для своего бассейна? Для упрощенных вычислений понадобятся такие данные:

• V – объем чаши (л);
• ΔТ – разница между необходимой температурой нагретой воды и базовой температурой воды в бассейне (градусы);
• t1 – ожидаемое время нагрева воды (часы);
• С – удельная теплоемкость (всегда равна 1,16);
• q – потери тепла с зеркала воды (Вт/кв.м.)

Формула расчета: P = ((VхСхΔТ)/t1) + qхS

Предположим, что в вашем распоряжении полностью открытый бассейн объемом 40 л и с зеркалом воды 24 кв.м. Чтобы нагреть в нем воду за 4 часа при условии разницы температур в 15 градусов, вам понадобится теплообменник с приблизительной мощностью P=((40х1,16х15)/4)+1000х24 = 24 кВт.

Изготовление и монтаж

Если вы по каким-либо причинам не желаете покупать теплообменник для бассейна, можете соорудить его своими руками. Для этого подготовьте:

• стальной цилиндрический бак;
• медную трубу;
• прибор регулировки мощности;
• анод.

Подключение теплообменника

Сначала выполните в торцах бака два отверстия: вход для поступления холодной воды из бассейна, выход – для возврата подогретой жидкости. Затем сверните медную трубку в конструкцию, напоминающую спираль. Полученный нагревательный элемент закрепите в баке и выведите оба его конца на внешнюю сторону емкости, предварительно выполнив в ее стенках соответствующие отверстия. Далее подключите к трубке регулятор мощности и установите в баке анод – он будет защищать емкость от перепадов температур.

Теперь необходимо подключить теплообменник. Его следует устанавливать после монтажа насоса и фильтра, но перед креплением разного рода дозаторов. Как правило, теплообменник размещается ниже всех труб, фильтров, воздухоотводчика.

Прибор монтируется в горизонтальном положении: вход и выход бака присоединяются к контуру бассейна, а вход и выход нагревательной трубки – к контуру теплоносителя от котла отопления. Проще всего использовать резьбовые соединения. Все подключения выполняются с применением запорных вентилей. После того, как контуры присоединены, на входном патрубке теплоносителя от котла монтируется регулирующий клапан с термостатом, а на выходе воды в бассейн устанавливается температурный датчик.

Совет. Если контур от нагревательного котла к теплообменнику слишком длинный, установите на его линии дополнительный циркуляционный насос для обеспечения бесперебойной работы системы.

Как видите, теплообменник – простой, но очень полезный прибор, способный гарантировать равномерный обогрев воды в бассейне любого объема. Вы можете купить уже собранное устройство, а можете и сделать его своими руками – в обоих случаях ориентируйтесь на вышеобозначенные рекомендации, чтобы точно получить желаемый результат: всегда теплую и комфортную воду в своем бассейне.

Теплообменник для бассейна: видео

Источник

Как выбрать теплообменник для бассейна по условиям и характеристикам

Строительство дачного бассейна сопряжено с определенными трудностями. Одна из них — подогрев воды до температуры, приемлемой для купания. Приобретение и установка бассейнового теплообменника — наиболее выгодный и экономичный способ достичь этой цели.

Назначение и принципы работы теплообменников

Если извне никак не повлиять на температуру набранной воды, рано или поздно она станет равной температуре воздуха вокруг. Но если в случае с воздухом 18-19°С ещё можно охарактеризовать как терпимую, то для купания она практически не годится.

В северных широтах особенно остро поднимается вопрос подогрева, в особенности в случае постройки открытого бассейна. Да и в закрытых зачастую температура воды падает гораздо ниже приемлемого уровня.

Действующие нормативы регулировки температуры для бассейнов:

• спортивных — 24-26°С;
• в детских — 28-30°С;
• в гидромассажных и по СПА-стандартам температура достигает 32-38°С.

Выбор подходящего отопительного оборудования позволит поддерживать желаемую температуру.

Теплообменники не просто нагревают воду. Они представляют собой единственный усовершенствованный инструмент для активного теплообмена между двумя средами. Через устройство организован контакт тепла, подаваемого от источника, и части воды из бассейна.

Разделяются две эти среды лишь тонкими стенками труб или пластиной из материала с высокой теплопроводностью. Существует прямая зависимость между площадью места контакта и скоростью нагрева воды.

Разновидности теплообменников

При выборе теплообменника обязательно учитывайте физико-технические характеристики. Традиционный и самый простой подход к выбору, ориентированный на бренд или количество онлайн-отзывов об определённой модели, неприменим. Для каждого конкретного случая параметры теплообменника определяются индивидуально.

Модели могут отличаться:

• по мощности;
• материалу элемента нагревания;
• механизму работы;
• объёму и размерам;
• материалу корпуса.

Думая о том, какую модель выбрать, каждую из этих характеристик соотносите со своей ситуацией, видом бассейна, бюджетом и остальными предпочтениями и приоритетами. Стоит подробнее рассмотреть каждый из критериев.

По мощности

На рынке бытовой и строительной техники выбор теплообменника по мощности довольно широк: от 2 до 40 кВ, есть даже более мощные модели. Но большинство имеет мощность в пределах 15-20 кВ.

Однако правильнее рассчитать нужную мощность исходя из объемов и размеров бассейна, где будет устанавливаться теплообменник. Модели мощностью в 2 кВт, очевидно, никак не прогреют большой объем воды.

При подборе теплообменника пригодится формула вычисления требуемой мощности прибора:

Для удобства подсчётов можно использовать укрупнённые коэффициенты теплопотери на 1 кв. м зеркала воды при глубине бассейна 1,1-1,8 м:

• круглогодично открытый – 1,8 кВт;
• на открытой площадке – 0,75 кВт;
• уличный на местности, частично закрытой (наличие конструкций, заборов или солнцезащитного козырька) – 0,433 кВт;
• внутри павильона – 0,280 кВт;
• закрытый – 0,150 кВт.

Первый нагрев с температуры 5-10°С и до 26-28°С должен длиться не менее 72 часов.

После подсчета выбираем теплообменник с учётом фактической его производительности, которая зависит от некоторых параметров:

• температуры воды;
• температуры, генерируемой системой отопления;
• разницы вышеприведенных значений;
• скорости потоков.

Чтобы достичь «паспортных» результатов по характеристикам, соблюдайте параметры, указанные производителем.

По типу теплообменника

• пластинчатыми (спиральными);
• трубчатыми.

Пластинчатые модели наиболее востребованы среди пользователей, потому что в этом случае больше площадь непосредственного соприкосновения холодной воды с обменной камерой.

Трубчатые хороши тем, что, благодаря такой конструкции, сопротивление потоку жидкости получается ниже. К тому же трубы не настолько подвержены предполагаемым загрязнениям, то есть очистка воды необязательна.

Пластинчатые (или спиральные) устройства в скором времени забиваются, поэтому для крупных емкостей покупать их просто нет смысла.

По объёму и размеру

Бассейны отличаются конструкцией и объемом помещаемой туда воды. Потому в продаже можно найти широкое разнообразие теплообменников, в том числе и по размерам. С большим объёмом воды маленькие устройства элементарно не справятся — эффект их работы окажется едва заметен.

Целесообразнее сначала рассчитать необходимую мощность и размер под определённый бассейн, а потом заказать теплообменник именно под него.

По материалу корпуса

Материалы для корпусов теплообменников – важнейшая характеристика. Это напрямую влияет на скорость и эффективность передачи тепла рабочей среде.

Нередко устройства комбинируют из разных металлов: титана, железа, стали и т. д.

Некоторые пренебрегают этим показателем, а зря, ведь реакция каждого металла на соприкосновение с жидкой средой разнится, и применение одного вполне возможно окажется эффективнее другого в плане долговечности.

Всё большую популярность приобретают теплообменники из нержавеющей стали.

Явным преимуществом «нержавейки» отмечается возможность изменять процентное содержание элементов, входящих в состав стали, в процессе самого производства. Различие в составе даёт возможность не только повысить КПД, а ещё и адаптироваться к различным технологическим процессам. При изготовлении теплообменников из нержавеющей стали используются листы из стали AISI 304, AISI 316 и SMO ​254.

Расчёт параметров и выбор теплообменника

Грамотный подбор устройства требует изрядной скрупулёзности подхода. Придётся рассчитать довольно много параметров перед покупкой:

• Объем чаши бассейна. Довольно просто подсчитать по формулам, можно также воспользоваться онлайн-калькуляторами.
• Время нагрева. Чем ниже мощность устройства (и его цена), тем дольше будет греться вода. Средним приемлемым значением считается время около 4 часов до полноценного нагрева. Уличные бассейны требуют установки более мощных устройств, чем понадобилось бы для закрытых.
• Заданная температура воды. Устанавливается в сети, измеряется на выходе контура устройства.
• Нагреваемый за единицу времени объем воды. Если в рабочей системе действует циркуляционный насос, осуществляющий очистку воды и, соответственно, циркуляцию, то коэффициент, приведенный в техническом паспорте, укажет на расход рабочей среды.

Описание и принцип работы теплообменника:

При выборе теплообменника учитывайте все вышеуказанные параметры. Требуемые критерии посчитайте самостоятельно с помощью онлайн-калькулятора. С оглядкой на бюджет и результаты расчётов, а также с учётом своих дополнительных предпочтений можете смело отправляться за покупкой.

Источник