Тепловые насосы для обогрева бассейна

Какой тепловой насос для бассейна выбрать – советы специалистов

Подогрев воды в бассейне делает возможным его посещение в течение круглого года и одновременно ложится тяжелым финансовым бременем на хозяев, вырастают расходы. Снизить затраты на отопление в 5-8 раз возможно, установив тепловой насос для бассейна. Во время работы теплонасоса, на каждый затраченный киловатт электроэнергии, производится около 5-8 кВт тепла.

Как работает теплонасос для бассейна

Принцип работы теплового насоса для обогрева бассейна похож на тот, что используется в установках, предназначенных для обогрева домов, но и одновременно имеет определенные отличия, связанные с конструктивными особенностями. Блок устройства состоит из следующих важных узлов: испарителя, конденсатора, компрессора, теплообменника, контура.

Тепловые насосы для бассейнов работают следующим образом:

По внутреннему контуру циркулирует фреон – хладагент, способный переходить из жидкого в газообразное состояние.

В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газ. При этом, вещество поглощает тепло из окружающей его среды, после чего поступает в следующий блок.

В компрессоре нагнетают давление, посредством, которого фреон сильно разогревается. Через инжектор его впрыскивают в конденсатор, одновременно являющийся и теплообменником.

Посредством давления и разогрева происходит направленная конденсация хладагента, оседающего на стенках теплообменника. В конденсатор, для лучшей теплоотдачи, встроен змеевик ГВС. Нагретый фреон конденсируется на стенках теплообменника и при этом отдает тепло.

Таким образом, осуществляется подогрев всех типов бассейнов. Так как вода нагревается до комфортной для человека температуры 24-28°С, теплоэффективность теплонасосов намного выше, чем при использовании в отоплении дома, где теплоноситель требуется разогреть до 60-65°С. Подогрев воды в летний период, еще более выгоден, по причине низких теплопотерь.

Теплоэффективность теплонасоса настолько оптимизирована, что это позволяет подогревать воду для открытого бассейна, даже в зимнее время года. Установленная автоматика контролирует интенсивность нагрева. При необходимости включается режим охлаждения. В результате, нагрев воды поддерживается на уровне 24-28°С.

Тепловые насосы системы вода-вода

Подогрев бассейна тепловым насосом, использующим низкопотенциальную энергию воды, находящейся в водоемах, расположенных поблизости здания, является наиболее эффективным решением. Водяной контур укладывается на дно озера, что не требует проведения глобальных земляных работ и соответственно сокращает расходы, необходимые для проведения монтажных работ.

Устройство ТН для отопления бассейнов состоит из следующих узлов:

Первичный водяной контур отопления – по трубам циркулирует антифриз, нагреваясь до температуры 6-8°С.

Нагретый пропиленгликоль направляется в корпус теплонасоса, где происходит отбор низкопотенциальной энергии.

При помощи насоса, антифриз направляется обратно в замкнутый контур.

Преимущество тепловых насосов, использующих тепло водоемов, несколько ограничено топографическими условиями местности. До ближайшего водоема не должно быть более 100 м. Чтобы обеспечить необходимую теплоэффективность, контур располагают глубже 3 метров от поверхности.

Производительности схемы достаточно, чтобы отапливать крытые бассейны в течение всего года. В таком случае, теплонасос работает на нагрев воды и обогрев самого здания.

Теплонасосы системы грунт-вода

Подогрев воды в бассейне с помощью теплового насоса геотермального типа, происходит также, как и в предыдущей модели оборудования. С той особенностью, что первичный контур отопления укладывают в грунт или располагают в виде зондов в вертикальных или наклонных скважинах.

При укладке соблюдают следующие правила:

Трубы монтируют ниже точки промерзания, на 30-50 см. В целом, потребуется снять слой земли, в зависимости от региона, от 1,3-2 м.

Между трубами оставляют шаг в 1 м.

Сверху уложенного контура запрещается сажать деревья и растения с мощной корневой системой, способной со временем деформировать трубу.

Прежде чем приступить к бурению вертикальных и наклонных скважин, требуется получить разрешение.

Вариант подходит в первую очередь для уличных и общественных бассейнов. Последние обычно имеют большую площадь прилегающей территории, которую можно легко использовать под укладку водяного контура. А после, сверху разбить прогулочные дорожки, сделать спортивные площадки и т.д.

Тепловые насосы типа воздух-вода

Бассейн с системой нагрева воды, на основе теплового насоса, использующего низкопотенциальную энергию воздуха, также имеет право на существование. Преимуществом данного решения является простая установка. В качестве недостатков можно выделить зависимость устройства от температуры окружающей среды.

Воздушно-водяные тепловые насосы для нагрева воды чаши бассейна, после определенной модификации, способны дополнительно прогревать воздух в помещение, работая по типу конвекторных нагревателей. В данной серии также представлены сплит-системы, работающие на нагрев и охлаждение.

Как подобрать для бассейна теплонасос

Производительность тепловых станций позволяет использовать теплонасос для обогрева воды общественного и частного бассейна. Чтобы система не давала сбоев, потребуется правильно рассчитать мощность ТН, выбрать модель подходящего производителя и подсчитать, во сколько обойдется приобретение и установка станции.

Только по предварительным подсчетам, подключение ТН к бассейну позволит сэкономить столько средств, что за 3-5 отопительных сезонов, станция достигнет полной самоокупаемости, конечно, при условии правильного выбора установки.

Как рассчитать мощность теплонасоса для бассейна

Точный расчет мощности теплового насоса сможет сделать проектный отдел компании, продающей оборудование. Но, приблизительные подсчеты вполне возможно выполнить самостоятельно. Для этого потребуется:

Определить общую отапливаемую площадь. Для примера, возьмем коэффициент, равный 200 м².

Уточнить параметры чаши, требуемую температуру нагрева воды, соответственно 3 м и 23°С.

Произвести расчеты – для нагрева воды в бассейне с указанными параметрами, потребуется теплонасос на 10 кВт. Открытый бассейн с системой теплового насоса с такими же показателями, потребует использования станции на 86 кВт.

В подсчетах требуется учитывать, будет ли система использоваться исключительно для подогрева воды в бассейне тепловым насосом или планируется подключить станцию к отоплению.

Чтоб не допустить критичных ошибок в вычислениях, предварительно составляется проект, учитывающий топографические и технические особенности здания и прилегающей территории. После этого подбирается решение, делающее нагрев бассейна максимально эффективным и экономически выгодным.

Какой фирмы тепловой насос выбрать для бассейна

Тепловые насосы, предназначенные для подогрева воды в бассейне, отличаются от обычных бытовых приборов, особенностями конструкции и внутренним устройством.

Изготавливают специализированные ТН несколько компаний, среди которых особенно выделяются следующие четыре:

Fairland – компания Логотек делает акцент на изготовлении воздушных тепловых насосов. В серии представлены модели, отличающиеся компактными размерами и высокой производительностью. Преимуществами устройства являются титановый теплообменник, встроенная защита от запуска при низких температурах. Все теплонасосы Fairland снабжены чувствительной автоматикой, существенно улучшающей комфорт управления и облегчающей эксплуатацию. Производительность от 6 до 16 кВт.

Azuro – теплонасосы, отличающиеся улучшенной системой безопасности, предотвращающей несчастные случаи при нагреве воды. Модель отличают хорошие теплотехнические характеристики и производительность. Изготавливает теплонасосы Azuro, чешское предприятие Mountfield, специализирующееся на производстве бассейнов и всех необходимых аксессуаров. Главным достоинством продукции является более низкая стоимость (по сравнению с аналогами других производителей).

Brilix – еще один продукт отечественного производителя, компании «Нивей». Теплонасосы работают на нагрев и при необходимости охлаждение воды. Переключение выполняется в автоматическом режиме. Продукция отличается высокой надежностью и производительностью. Тепловые насосы Brilix предназначены для бытового и промышленного применения.

Zodiac – компания, предлагающая один из самых больших ассортиментов тепловых насосов, предназначенных для обогрева бассейнов. Все оборудование имеет высокий показатель СОР, низкий уровень шума и усиленные функции безопасности. Модели Zodiac предназначены для нагрева воды, как самых маленьких бытовых бассейнов, так и больших общественных комплексов. Максимальная производительность 80 кВт.

Стоимость теплового насоса для обогрева бассейна

На стоимость больше всего влияет производительность установки. Так, модель Zodiac, с мощностью 90 кВт, обойдется более чем в 3 млн. руб., такая промышленная установка окупится через 7-10 лет. Бюджетные теплонасосы стоят в разы дешевле. У той же компании, 5 кВт станция стоит всего 97 000 руб., а аналог – Azuro, обойдется и того меньше, около 70 000 руб.

Большинство производителей выставляют цены на теплонасосы, учитывая их подключение. В результате, удается избежать перерасходов во время проведения монтажных работ. Покупка теплонасосов «под ключ» полностью оправдывает себя.

Чем выгоднее обогревать бассейн – газовым котлом или тепловым насосом

Установка ТН для бассейна отличается высокой экономичностью, с которой не может конкурировать ни одна из существующих тепловых станций. При сравнении газового котла и теплонасоса, можно выявить следующее:

Зависимость от атмосферных условий. Тепловой насос воздушного типа нагреет бассейн при температуре до -15°С. При этом, эффективность нагрева существенно падает после достижения отрицательной отметки. По этой причине, большинство моделей воздух-вода, оснащаются электрическим тэном, для компенсации недостатка в тепловой энергии. Геотермальные установки работают при любой температуре, также как и газовые агрегаты.

Экономичность – теплонасос, в данном отношении не имеет конкуренции. Максимальная теплоотдача газового котла оставляет 95-105%, при условии, что агрегат конденсационного типа. На практике это означает, что каждый киловатт выработанной энергии, при сжигании газа, дал 0,95-1,05 кВт тепла.
Эффективность насосов определяется по СОР. Коэффициент теплоотдачи, у разных моделей составляет 5-8 ед. Соответственно, каждый кВт затраченной электроэнергии, производит 5-8 кВт тепла. Экономическая разница между тепловым насосом и газовым котлом, при обогреве бассейна, очевидна, если учесть, что, несмотря на огромные первоначальные вложения, требуется всего несколько лет, чтобы полностью окупить установку.

Возможность круглогодичного использования. Если воздушные теплонасосы способны работать только при температуре до -15°С, то геотермальное оборудование достаточно хорошо себя чувствует и при -32°С.
Контур, который является главным источником отбора тепловой энергии, укладывают ниже точки промерзания, поэтому, на работе станции, понижение температуры никак не отражается. Газовый котел также абсолютно нечувствителен к погодным изменениям.

Многолетний опыт использования теплонасосов в странах ЕС доказывает, что применение альтернативных методов отопления не только возможное, но и эффективное средство обогрева любых типов помещений, а также нагрева воды для нужд ГВС, и конечно для бассейнов.

Источник

Использование тепловых насосов для подогрева воды в бассейнах

Тепловые насосы, используемые для бассейнов,– это высокоэффективные и энергосберегающие устройства, обеспечивающие нагрев воды с использованием тепла окружающей среды.

Как правило, нагрев воды в бассейнах осуществляется либо с помощью электронагревателей, либо через водоводяные теплообменники, используя тепловую энергию теплоцентрали или отопительного котла, при этом возникает ряд отрицательных моментов – высокие тарифы на энергоносители и в большинстве случаев нехватка электрических мощностей для подключения необходимого оборудования.

В данном случае целесообразно применение тепловых насосов. С их помощью возможен нагрев воды как закрытых так и открытых бассейнов. Принцип действия теплового насоса заключается в переносе тепла, полученного из окружающей среды (воды, грунта или воздуха), в воду бассейна. В сравнении с электронагревателями тепловой насос позволяет экономить до 80% электроэнергии. Например, потребляя 1,24 кВт электрической энергии, тепловой насос способен выработать 5,5 кВт тепловой энергии.

Тепловой насос не требует особого обслуживания и достаточно прост в управлении. Эксплуатационные параметры настраиваются с помощью специального блока автоматики.

Источником тепловой энергии может быть грунт, грунтовые и подземные воды, водоемы, воздух, а следовательно нагрев воды возможно осуществлять всесезонно. К тому же, в качестве дополнения к тепловому насосу, можно использовать солнечные коллекторы, которые обеспечат дополнительную тепловую мощность без затрат на электричество, а так же снизят время работы теплового насоса в ясную погоду, работая на поддержание температуры воды.

У геотермальных насосов внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Теплоноситель – раствор этиленгликоля (либо этилового спирта) или антифриз (рассол).

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Можно пробурить несколько неглубоких скважин – это, возможно, обойдется дешевле, чем одна глубокая. Главное получить общую расчетную глубину. Также, при наличии достаточного количества грунтовых и подземных вод, через внешний контур можно прокачивать воду, получаемую из одной скважины, и сбрасывать ее в другую скважину или водоем.

При укладке контура в землю для достижения максимального КПД желательно использовать участок с влажным грунтом, лучше всего с близко расположенными грунтовыми водами. Использование тепловых геотермальных насосов на участках с сухим грунтом тоже возможно, но это приводит к увеличению длины контура. Укладка может осуществляться горизонтально или в траншеи. Специальной подготовки почвы не требуется, влияния на рост растений на участке трубопровод при правильной укладке не оказывает.

Ближайший водоем – идеальный источник тепла для теплового насоса. При использовании в качестве источника тепла озера или реки контур укладывается на дно. Этот вариант оптимален: «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), короткий внешний контур, высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом.

Существует также модель теплового насоса с воздушным теплообменником для получения тепловой энергии из воздуха. Помимо обработки воздуха окружающей среды, такой насос может эффективно получать тепло из использованного внутри помещений воздуха, например, из вытяжки вентиляционной системы.

Использование теплового насоса является хорошей альтернативой при повышении цен на традиционные виды топлива. Использование тепловых насосов обеспечивает здание и бассейн теплом, выработка которого безопасна для окружающей среды и экономична.

Подогрев воды в бассейне

Подогрев воды в бассейне тепловым насосом экономичнее и удобнее, чем подогрев с помощью электронагревателя. Также существует возможность точной регулировки процесса подогрева воды, в отличие от подогрева воды солнечными панелями.

На потребление тепла для уличного бассейна влияют привычки людей, которые будут им пользоваться, и тип бассейна. Если подогрев бассейна осуществляется в межсезонье, не имеет смысла учитывать потребление бассейна в объеме тепла, поставляемого тепловым насосом.

Примерный расчет потребления тепла зависит от таких параметров, как площадь бассейна, наличие ветра, температуры воды в бассейне, климатических условий в месте установки, частоты и длительности использования, наличия крыши или тента над бассейном.

Распределение тепловых потерь открытого бассейна

Распределение тепловых затрат открытого бассейна выглядит примерно так:

• конвекция в окружающую среду 10–20%;
• отдача тепла в атмосферу 5–20%;
• испарение с поверхности воды 50–80%;
• отдача тепла стенам бассейна 2–5%.

Наиболее выгодна интеграция системы подогрева воды открытого бассейна с помощью теплового насоса в инженерную систему здания в южных районах. В теплый период года, когда возможно использование бассейна, в южных районах основной расход энергии идет на охлаждение здания. Тепловой насос способен работать не только в режиме подогрева, но и охлаждения. При этом выделяется тепло, которое обычно утилизируется в землю, в случае же интеграции двух систем это тепло будет использовано на подогрев воды в бассейне. Исследование, проведенное учеными в США, показало, что использование систем подогрева воды в бассейне с тепловым насосом позволяет сократить длину внешнего контура на 20%, а также повысить экономическую эффективность теплового насоса.

Таблица 1 Необходимое количество энергии, Вт/м 2 , для подогрева воды в бассейне (в период с мая по сентябрь)

Тип бассейна Температура воды, °C 20 24 28 Крытый бассейн 100 150 200 Бассейн с заграждением 200 400 600 Частично крытый бассейн 300 500 700 Открытый бассейн 400 800 1000

В северных районах, где основным потребителем энергии является система отопления, длина контура подбирается исходя из обеспечения отопительной нагрузки и остается без изменений.

Потребление тепла для внутреннего бассейна зависит от температуры воды в нем, от разницы между температурой воды в бассейне и температурой помещения, а также от частоты использования бассейна.

В случае интеграции системы подогрева внутреннего бассейна в систему отопления дома с помощью теплового насоса может потребоваться увеличение внешнего контура трубопроводов.

Для первичного нагрева воды в бассейне до температуры более 20 °C необходимо примерно 12 кВт·ч/м 3 . Время полного цикла подогрева бассейна зависит от его величины и установленной отопительной мощности (время нагрева может составить несколько дней).

Пример расчета периода обогрева воды в бассейне:

• бассейн имеет объем 31,5 м 3 (7 x 3 x 1,5 м);
• начальная температура 15 °C, желаемая температура 28 °C;
• для подогрева бассейна тепловому насосу необходимо произвести:
  Q = 31,5 · (28 – 15) · 4186/3600 = 476 кВт.

При мощности теплового насоса 10 кВт бассейн (не учитывая затраты) будет подогреваться 47,6 ч (около двух суток).

Подключение подогрева воды плавательного бассейна осуществляется параллельно тепловыми насосами отопления и горячего водоснабжения. Подогрев воды плавательного бассейна следует выполнить через теплообменник бассейна, т.к. их материалы обладают повышенной коррозионной стойкостью с учетом воздействия воды, содержащей хлор.

Снижение тепловых затрат

Использование специального укрытия бассейна (пластиковой пленки-мембраны) в часы, когда бассейн не используется, позволяет сократить потери тепла и частично снизить конвекцию. В целом с помощью использования укрытия для бассейна можно сохранить до 50% тепла. У внутренних бассейнов укрывание поверхности будет нести еще другую важную функцию – снижение количества влаги, выделяющейся с зеркала бассейна в помещение. Закрывающая пленка должна быть устойчива к УФ-излучению (прежде всего у внешних бассейнов).

Если система подогрева уличного бассейна тепловым насосом совмещена с системой охлаждения здания, то в особо жаркие дни укрывать бассейн не рекомендуется, т.к. в системе будут наблюдаться избытки тепла.

Аквапарки

Первые аквапарки закрытого типа в мире появились на рубеже 1970–80-х годов. Аквапарки – дорогостоящие объекты с высокими первичными капиталовложениями и последующими эксплуатационными расходами. Одной из задач проектировщиков является оптимизация стоимостных показателей всех частей проекта. Сегодня определен уровень стоимостных показателей рентабельного объекта, который может колебаться в диапазоне от $15 до 30 млн (по данным Ingenieur-BuroGansloserGmbH, Германия).

При решении задачи оптимизации стоимостных показателей проекта перед проектировщиком возникает многокритериальная задача и главная ее составляющая лежит в подходе к созданию комплексного энергоэффективного проектного решения здания аквапарка.

Закрытый аквапарк – это сложное гидротехническое сооружение с искусственным климатом, предназначенное для отдыха и оздоровления широкого возрастного круга людей.

Водная поверхность бассейнов является интенсивным источником испарения. При нормальной температуре воды в бассейнах аквапарка 26 °C, температуре воздуха 27 °C и относительной влажности 60% с каждого м 2 зеркала бассейнов выделяется 230 г воды в час. В результате создаются неблагоприятные микроклиматические условия и происходит конденсация паров воды на относительно холодных ограждающих конструкциях. Это приводит к запотеванию окон, намоканию стен, разрушению внутренней отделки помещений, образованию плесени, коррозии. Особенно опасной является коррозия арматуры железобетонных конструкций, а также образование трещин в кирпичной кладке и шлакобетонной кладке при замерзании влаги, проникающей в результате конденсации в толщу наружных ограждений. Печальным итогом в ряде случаев является полное разрушение здания либо его непригодность к дальнейшей эксплуатации.

Следовательно, решение задачи осушения воздуха внутри влажной зоны аквапарка весьма важно, а наиболее экономичным и эффективным способом борьбы с избыточной влажностью является так называемый конденсационный. Для акваторий общей площадью более 2000 м 2 должны применяться установки центрального кондиционера большой производительности, около 100000 м 3 /ч. В составе установки имеются теплообменники диагонального типа (рекуператор) и работающий в реверсивном режиме тепловой насос. Конструктивно тепловой насос позволяет менять режим работы с зимнего на летний и наоборот. При такой производительности желательно добиться коэффициента энергетической эффективности с показателем 4:1, т.е. на каждый кВт потребляемой энергии отдаваемая мощность должна составлять 4 кВт. Учитывая, что аквапарки представляют собой объекты высшей категории энергетической насыщенности, указанные показатели эффективности, приводящие к 4-кратному снижению соответствующих эксплуатационных затрат, дают весьма ощутимую годовую экономию со сроком окупаемости необходимых капитальных вложений в несколько лет.

Тепловой насос SDA-200f с DX-петлей

Использование тепла сточных вод

Также хочется упомянуть в качестве среды для забора тепла тепловым насосом сточные воды. Септик – специально спроектированная емкость, в которой происходит очистка сточных вод загородного дома или коттеджа. Септики различаются по количеству камер (от одной до трех) и способом очистки – с доступом и без доступа воздуха.

Септик – идеальное решение отведения и биологической очистки сточных вод. Сливные воды имеют относительно высокую стабильную температуру. Разместив в септике контур теплосборника, можно обеспечить загородный дом горячей водой за счет отбора тепла из септика, что, в свою очередь, снижает нагрузку и капитальные затраты на основной контур.

Любая горячая вода после использования сливается в септик или в канализацию, т.е. попросту выбрасывается, поэтому возврат (рекуперация) тепла при помощи режима DX, позволяет «замкнуть», минимизировать расходы на ГВС. При помощи петли-испарителя, затопленной в септик с одной стороны и подключенной через порты к тепловому насосу с другой, возможно использовать тепло сточных вод. После использования человеком горячей воды она попадает в септик, оттуда тепло сточных вод с помощью теплового насоса передается на подогрев холодной воды до необходимой температуры, т.е. цикл полностью замыкается. В то время, когда нет водоразбора, нет и необходимости в подогреве горячей воды. По этой же причине исключается чрезмерное охлаждение септика, т.е. это нисколько не вредит его биосистеме.

Возможные схемы использования тепловых насосов

Выгоды системы с тепловым насосом:

экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных систем, сжигающих топливо или использующих электрические нагревательные элементы. При этом тепловые насосы обладают значительным ресурсом (срок службы 50–100 лет при межремонтных интервалах 15–25 лет);

доступность и повсеместность. Практически нет такого дома или объекта, где была бы невозможна установка теплового насоса. Это оборудование не зависит от капризов погоды, поставщиков и тарифов на тепло, наличия дров или дизельного топлива или просто от падения давления газа в сети;

экологичность. Отопление тепловыми насосами – экологически чистый способ обогрева. Такая установка не только сэкономит деньги на энергоресурсы, но и сбережет здоровье жильцам дома. Данные отопительные установки не сжигают топливо и, соответственно, не образуются вредные для человека окислы. Применение тепловых насосов положительно влияет на экологию всей планеты, сокращается выработка электроэнергии на ТЭЦ. Используемые в тепловых насосах фреоны озонобезопасны и не содержат хлоруглеродов;

универсальность. Тепловые насосы – реверсивные, они не только вырабатывают тепло, но и охлаждают помещения. Тепловые насосы могут отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его и направлять тепловые избытки в скважину или на улицу с воздухом. В летнее время избыточное тепло можно использовать на подогрев бассейна;

безопасность. Тепловые насосы пожаро- и взрывобезопасны. Нет открытого огня, выбросов, нет топлива, опасных газов или смесей. Элементы его конструкции не нагреваются до высоких температур, способных воспламенить горючие материалы. Остановка теплового насоса не приведет к поломкам или замерзанию жидкостей.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник