10 Май 2015 Алексей

Наиболее целесообразным вариантом для подогрева большого количества воды являются тепловые насосы для бассейна.

Это объясняется тем, что такое оборудование отличается высокой степенью эффективности наряду с возможностью экономии энергетических ресурсов, а, соответственно, и средств на их приобретение.

Подробнее о назначении

Тепловые насосы для подогрева бассейна представляют собой вариант энергоэффективного оборудования. При использовании электрических нагревателей и теплообменников на водяной основе наблюдается значительный расход электроэнергии, что нередко является проблемой, так как отсутствует возможность обеспечить достаточный уровень мощности. Дополнительно к этому возникает другая сложность – высокие тарифы на энергоносители, что может стать значительным препятствием.

Совсем другое дело – тепловые насосы для подогрева бассейна, которые свободно переносят тепло от природного источника, будь то вода, почва или воздушная среда, до конечной цели – воды в бассейне любого типа (открытого или закрытого).

Смотрим видео, область применения:

Возможность экономии средств на обслуживание объекта в данном случае обусловлена способностью таких устройств вырабатывать довольно большое количество тепловой энергии в сравнении со значением потребляемой мощности.

По сути именно такой вид техники сегодня обширно используется потребителем для решения различных задач: организации системы кондиционирования, отопления и горячего водоснабжения. Тепловые насосы для подогрева бассейна могут успешно служить как в бытовых условиях (в частных домах), так и для обслуживания гражданских объектов (спортивных комплексов с бассейном и прочее).

Конструкция и основа функционирования

Теплонасосы могут не только подогревать воду в автоматическом режиме, но также и поддерживать определенный температурный уровень, что значительно упрощает обслуживание объекта.

Подогрев бассейна классическим тепловым насосом осуществляется в точности по такому же принципу, на котором основана работа аналогичного устройства, но предназначенного для функционирования системы отопления.

Тепло передается потребителю от первоисточника: воды, почвы, воздушной среды. Преимущество данного устройства заключается в возможности обогрева бассейна на протяжении всего года, так как грунтовые воды и глубокие слои почвы имеют соответствующую температуру постоянно, вне зависимости от времени года. Тепловой насос для бассейна забирает тепло от первоисточника посредством специального элемента — коллектора, который должен обладать прекрасными теплообменными свойствами.

Этот узел оснащен особого рода веществом этиленгликолем или антифризом, главным качеством которого является способность поглощать тепло даже с минимальной разницей в температуре. Обязательная составляющая таких устройств – хладагент, который циркулирует в системе, преобразуясь попеременно, то в газообразное, то в жидкое состояние под воздействием изменения давления и температуры.

Тепловой насос для бассейна передает забранное тепло далее по цепи через компрессор, где происходит сжатие газообразного вещества, сопровождающееся резким повышением температуры. Это тепло отдается вторичному теплообменнику, который представляет собой последнее звено в цепи передачи полученной энергии бассейну.

Как подобрать теплонасос

Любое оборудование требует внимательности при выборе, так как исключительно лишь правильно подобранные параметры устройства, соответствующие условиям его эксплуатации, позволят получить технику длительного периода эксплуатации без необходимости ремонта. Тепловой насос для обогрева бассейна не является исключением и должен подбираться, исходя из следующих характеристик:

• исполнение агрегата, при этом учитываются задачи, которые планируется решать с его помощью;
• уровень производительности, на основании этого определяется основной материал, из которого должен быть выполнен тепловой насос для обогрева бассейна, например, при эффективности работы, соответствующей значению 30 куб. м/ч, достаточно пластикового исполнения, в остальных случаях используются металлические аналоги;
• возможность выполнения замены основных элементов при необходимости, желательно учитывать риск поломок, а также способы их устранения;
• наличие и вид фильтрующей системы;
• тепловой насос для обогрева бассейна может иметь и дополнительные функции (дезинсекцию, охлаждение, нагрев воды на выходе).

Эффективность такого оборудования очевидна, если модель устройства была правильно подобрана и способна выдержать возлагаемые на нее нагрузки.

Популярные исполнения

Когда объем бассейна не превышает 15 куб. м, то вполне достаточно компактного варианта средней производительности – Azuro ВР 30WS. Если выбрать такой тепловой насос для бассейна, его цена будет более чем доступной (56 000 руб.).

Здесь, как и в случае с техникой другого целевого использования, действует правило: чем больше производительность устройства, чем выше его электрические параметры по значению, тем, соответственно, будет выше стоимость.

Данная модель потребляет всего 0,6 кВт, а тепловая мощность при этом почти в 5 раз выше – 3 кВт.

Намного более эффективная техника – тепловой насос для обогрева бассейна французского производителя Zodiac модели PowerFirst Premium 15MD. Его стоимость составляет 320 000 руб., однако, благодаря электрическим параметрам очевидна высокая степень экономии при использовании данной модели. Потребляемая мощность соответствует значению 3,6 кВт, а тепловая мощность равна 15,7 кВт.

Оборудование, функционирующее по иному принципу (воздух-вода), средней производительности от другого производителя (Termonasos) предлагается по доступной цене – 76 000 руб., при этом номинальная мощность равна 1,5 кВт, а тепловой эквивалент этого параметра – 7,5 кВт.

Еще один вариант – устройство Brilix XHP 60 стоит не намного дороже (78 000 руб.), при этом работает при следующих параметрах: номинальная мощность – 0,8 кВт, тепловая мощность – 5 кВт.

Тепловой насос для подогрева бассейна данной модели применяется для количества воды не более 20 куб. м.

Условия эксплуатации

В зависимости от исполнения оборудования производитель может рекомендовать особые условия для работы выбранной модели. Например, зачастую необходимо устанавливать насос выше уровня воды в бассейне для повышения эффективности устройства. Желательно, чтобы эксплуатировался аппарат при допустимых значениях температуры окружающего воздуха и воды в бассейне (до начала функционирования насоса).

Принимается во внимание и уровень влажности в непосредственной близости к оборудованию. Для долговременной работы устройства необходимо соблюдать основные требования: приобретать исполнение, подходящее для конкретных условий; следить за тем, чтобы на теплонасос не приходились значительные перегрузки на протяжении длительного времени.

Таким образом, тепловые насосы для подогрева бассейна обеспечивают значительную экономию энергоресурсов, что ничуть не сказывается на степени эффективности подобной техники. Для успешного выбора достаточно соотнести параметры устройства с теми условиями, при которых оно будет функционировать.

Например, учитывается номинальная и тепловая мощность, электрические параметры аппарата и электросети, предполагаемый объем воды, который необходимо прогревать. Более дорогостоящее оборудование рассчитано на обслуживание крупных объектов. Основные узлы таких устройств выполнены из особо прочного металла (титана). Периодическое обслуживание техники данного рода позволит дополнительно продлить срок из службы, в особенности, речь идет о системе фильтрации.

368 890,00 руб.

Купить

Тепловой насос Fairland IPHC100T полноинверторного типа. Серия Inverter-Plus. Класс эффективности А. Оптимально подходит для нагрева воды в домашних и общественных бассейнах. Основным отличием серии тепловых насосов IPHC от IPH серии является возможность охлаждения теплой воды. Самая мощная модель линейки. Рекомендована для габаритных бассейнов. Благодаря использованию спиралевидного титанового теплообменника, площадь теплообмена увеличивается на 30 %. Тепловой насос можно использовать и для работы с соленой водой. Если концентрация соли превышает значение 30 ppm, это может привести к коррозии теплообменника.

• Рекомендованный объем бассейна: до 165 м³
• Средняя тепловая мощность: 24.2 - 36.5 кВт
• Коэффициент производительности: 16.5 - 5.8
• Питание: 400В/3/50Гц
• Фреон: R410A

Владельцам бассейнов хорошо известно в какие почти астрономические суммы обходится подогрев большого количества воды до приемлемой температуры. Стоимость энергоносителей стабильно растет, что заставляет искать подходящие альтернативы привычным нагревательным устройствам. К счастью, они имеются - вместо газового котла или электронагревателя используется особый насос для бассейна - тепловой. Сегодня мы поговорим, как этот насос работает и какие критерии его выбора существуют.

Принцип работы этого агрегата

В отличие от обычного циркуляционного насоса для бассейна, так называемые тепловые насосы для крытых или открытых бассейнов перекачивают не воду, а низкопотенциальную энергию окружающей среды. Грунт, вода и воздух содержат некоторое количество тепла. С помощью специального сооружения эту энергию можно аккумулировать и использовать для бытовых нужд.

Более подробно принцип работы теплового насоса описан в следующем видеоролике:

Различные виды тепловых насосов для бассейна работают примерно по такому же принципу, как и обычный холодильник, отнимая тепло у источника и передавая его для обогрева. В качестве источника тепла может использоваться энергия:

• земли;
• грунтовых вод;
• природных или искусственных водоемов;
• воздуха и т. п.

Успешно используются для обогрева бассейнов установки типа «воздух-вода», которые получают тепло из окружающего воздуха. Поступая в систему, энергия с низким потенциалом проходит через конденсатор, испаритель и компрессор, после чего превращается в высокопотенциальную тепловую энергию, вполне пригодную для обогрева большого количества воды.

Принцип работы теплового насоса основан на том, чтобы аккумулировать низкопотенциальную энергию окружающей среды и преобразовать ее в тепловую энергию с высоким потенциалом, пригодным для использования в быту

Обратите внимание! Для компрессора понадобится электропитание, однако эта электроэнергия используется не для подогрева воды, а только для работы оборудования. Затрачивая всего 1,-2,5 кВт электроэнергии в час, геотермальные насосы для бассейнов позволяют получить около 10 кВт тепла.

Первое и самое очевидное преимущество теплового насоса вполне очевидно - это значительная экономия затрат на обогрев воды. Кроме того, сооружения этого типа успешно используются и для других нужд, например, для обогрева помещения крытого бассейна, а в летнее время - для кондиционирования воздуха. Тепловые насосы считаются более безопасными при использовании в условиях повышенной влажности, чем другое оборудование.

Как выбрать подходящую модель?

Основной недостаток тепловых насосов состоит в том, что цена на такое оборудование остается достаточно высокой. Однако окупаются затраты очень быстро, особенно если модель для конкретного бассейна подобрана правильно.

Выбирая тепловой насос, необходимо учесть ряд таких факторов, как:

• место расположения бассейна: в помещении или на открытом воздухе;
• тип укрытия бассейна;
• место размещения и тип теплового насоса;
• объем воды, которую необходимо подогреть;
• исходную температуру воды;
• температуру, до которой воду следует нагреть;

дополнительные функции: обогрев помещения, кондиционирование воздуха и т. п.

Фирменные тепловые насосы для бассейнов представляют собой оборудование, которое обязательно содержит блок автоматического управления. В результате обслуживание теплового насоса становится предельно простым

Обратите внимание! Современные тепловые насосы представляют собой полностью автоматизированные системы, обслуживание которых потребует минимальных усилий. Устанавливают такое оборудование после системы фильтрации, но перед системами обеззараживания. Наиболее практичным выбором можно считать устройства, снабженные специальными разъемами для соединения с системой и для подключения электропитания, поскольку это значительно упрощает монтаж насоса.

Несколько слов о расчетах

Один из базовых показателей, которыми необходимо руководствоваться подбирая для своего бассейна тепловой насос - мощность теплообменника, отвечающего за процесс подогрева воды до оптимальной температуры. Чтобы рассчитать этот показатель, необходимо определить уровень энергии, которая будет затрачена на увеличение температуры воды до заданного уровня за единицу времени:

P = 1.16 Х ΔT/t Х V (кВт), где

• 1,16 – коэффициент, дающий поправку на потери тепла при контакте с конструкциями бассейна;
• ΔT – разница между исходной температурой воды и температурой, до которой воду в бассейне необходимо подогреть, ºС;
• t – время, в течение которого тепловой насос позволяет обеспечить подогрев воды до заданной температуры, час;
• V – объем бассейна, куб. м.

Этот расчет позволяет определиться с типом оборудования на начальном этапе, но следует отметить, что здесь не учтены такие факторы, как вентилирование помещения бассейна, кондиционирование воздуха, регулирование влажности воздуха и т. п. Чтобы провести такие подробные расчеты, следует применять более сложные методики, по поводу которых лучше проконсультироваться у специалистов.

Энергию, получаемую с помощью теплового насоса, можно эффективно использовать не только для бассейна, но и для других целей: отопления комнат, подогрева горячей воды в водопроводе, для теплого пола и т.п.

Обратите внимание! Для крытых бассейнов оптимальной считают температуру воды в пределах 22-24 ºС, а воздух обычно подогревают до 26-28 ºС. Эти параметры обычно используют при выборе подходящего теплового насоса.

Так выглядит классическая схема подключения теплового насоса в цепь оборудования. Он подключается практически в самом конце цепи, перед хлоратором воды

Максимальный эффект от работы теплового насоса зависит не только от правильного выбора оборудования, но и от других факторов. Например, специалисты рекомендуют использовать при монтаже внутренних теплообменников виброустойчивые трубопроводы, которые покрыты защитной оболочкой. Важным моментом является диагностика состояния оборудования на каждом этапе монтажа. Следует особое внимание уделить дополнительной защите всех электрических соединений, а также использованию вспомогательных материалов, комплектующих узлов и монтажного оборудования, которое рекомендовано производителем выбранного теплового насоса.

Бассейн на загородном участке или в доме - атрибут роскошной комфортной жизни, к которой стремятся многие. И если для «моржей» и просто людей, которые любят закаляться, температура в бассейне особого значения не имеет, то для всех остальных требуется обеспечить комфортную температуру. Для взрослых рекомендуется температура воды +23 °С, а для детей +25 - +28 °С. В жаркую летнюю погоду вода в бассейне сама прогреется до такой температуры, а вот в остальные более прохладные месяцы необходимо обеспечить подогрев воды бассейна с помощью специальных устройств. Всего существует несколько способов нагрева воды, о которых мы и расскажем ниже.

Сохраняем тепло - специальная пленка для бассейнов

Вода - сама по себе неплохой аккумулятор тепла. Поэтому в первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы тепло, накопленное водой в течение дня, не растратилось попусту. Для этого уличный бассейн должен быть заглублен хотя бы на ¾ своей высоты в землю. Сверху воды расстилается теплосберегающее покрытие.

В качестве теплосберегающего покрытия используется пленка с пузырьками светлого оттенка или черная - для накопления солнечной радиации. Пленку раскраивают под необходимый размер и укладывают на поверхность воды без дополнительного крепления. Такое покрытие уменьшает испарение воды с поверхности и сокращает теплообмен с воздухом.

Самый дешевый способ нагреть воду - использовать энергию солнца. Особенно это актуально в регионах, где преобладают ясные солнечные дни.

Для эффективной работы солнечного коллектора он должен располагаться так, чтобы в течение дня на него поступали солнечные лучи 4 - 5 часов. Это позволит поддерживать температуру воды в бассейне на уровне +25 - +30 °С или повышать температуру воды на 6 - 10 °С.

Солнечная гелио система подогрева воды в бассейне состоит из нескольких элементов: солнечного коллектора, насоса для перекачки воды, фильтра и клапана управления.

Фильтр необходим для того, чтобы в коллектор гелиосистемы не попадал мусор. Насос необходим для поднятия воды до гелиосистемы и продвижения ее по ней. Иногда требуется установить более мощный насос на фильтрационную систему. Клапан управления необходим для управления работой коллектора. Как это работает?

На поверхности солнечного коллектора находятся датчики, которые контролируют уровень освещения и поступления тепла. Когда датчики определяют, что на коллектор поступает достаточно много тепла, они дают команду клапану управления направить поток воды из бассейна в коллектор. При этом систему фильтрации необходимо настроить так, чтоб она интенсивно работала именно в период наиболее активного освещения. Тогда отфильтрованная вода будет поступать в солнечный коллектор, где она нагревается и возвращается в бассейн с другой стороны.

Когда заданная температура воды в бассейне достигнута, вода перенаправляется и движется мимо коллектора, сразу попадая в бассейн после фильтрации.

Внутри коллектора гелиосистемы циркулирует теплоноситель, от которого и нагревается вода из бассейна. Когда в темное время суток коллектор остывает, поток воды через него прекращается. Клапан управления перекрывает его подачу в гелиосистему.

При установке солнечных коллекторов существуют определенные правила:

• Обычно солнечные коллекторы располагают на крыше дома, но можно их устанавливать и на земле, на опоре, обеспечивающей определенный угол наклона.
• Желательно располагать панели коллектора строго на юг. Допускается их смещение не более чем на 45 ° по отношению к югу.
• Уклон размещения солнечных панелей зависит от региона установки, поэтому данную информацию следует почерпнуть в инструкции или у консультанта компании производителя.
• Можно устанавливать коллекторы на крышах, развернутых на запад и восток. В таком случае используются специальные коллекторы с увеличенной площадью.

Существует несколько видов солнечных коллекторов, вы можете их увидеть на схеме ниже.

Коллекторы с вакуумными стеклянными трубками несколько дороже, селективных панелей. А в магазинах по продаже оборудования для бассейнов обычно предлагают прямоугольные селективные панели.

Например, подогрев воды в каркасном бассейне осуществляется с помощью панелей «Санхитер», «Azuro» и других. Они устанавливаются рядом с бассейном на специальной опоре, обеспечивающей правильный уклон.

Расчет системы солнечного подогрева лучше доверить профессионалам, так как он учитывает множество параметров: интенсивность солнечного облучения, посещаемость бассейна, его размер, место установки, требуемая температура в бассейне.

В среднем площадь поверхности солнечного коллектора должна быть:

• Для крытого бассейна или бассейна в доме - 50 - 70 % поверхности воды.
• Для открытого бассейна - 70 - 100 % поверхности воды.

В уходе солнечные системы подогрева бассейнов очень простые. Требуется только регулярно чистить фильтры и сливать воду на зиму. Причем многие современные модели сами сливают воду на зиму. В зимнее время использовать гелиосистему для нагрева воды в бассейне не представляется возможным, так как в нашем регионе выпадает много снега. В бесснежные периоды вакуумные коллекторы могут работать и зимой, так как антифриз, протекающий в них, выдерживает температуру от -30 °С до +70 °С.

Наибольшей популярностью пользуются прямоугольные модели солнечных коллекторов, но также существуют пирамидальные модели и даже навесы над бассейном. Солнечные коллекторы в виде навеса над бассейном выполняют сразу две функции: подогревают воду и уменьшают испарение воды и теплопередачу между водой и воздухом. Также помимо нагрева с помощью коллектора вода прогревается под действием прямой солнечной радиации, которую накапливает черная поверхность системы.

Вторым по экономичности способом нагрева воды в бассейне можно считать использование теплового насоса. Его работа не зависит от интенсивности солнечного излучения, от длительности светового дня, что позволяет более качественно контролировать нагрев воды.

В основу работы теплового насоса положен цикл Карно. Фактически, он работает как холодильник, только наоборот. Тепловой насос берет тепло из окружающей среды и использует его для подогрева воды в бассейне. Источником тепла может быть грунт, водоем или воздух. Использовать тепловые насосы с грунтовым и водным коллектором только для подогрева бассейна не выгодно. Слишком дорого стоит само оборудование и монтаж коллектора.

Лишь в том случае, когда отопление дома и другие системы жизнеобеспечения организованы с помощью теплового насоса с грунтовым или водным коллектором, тогда его можно использовать и для нагрева воды в бассейне.

В остальных случаях для бассейнов используют тепловые насосы воздушные. Внешне они напоминают наружный блок кондиционера. Вентилятор засасывает воздух окружающей среды, которые передает свое тепло теплоносителю (антифриз), который затем проходит компрессор и испаритель. В испарителе нагретый антифриз отдает свое тепло воде из бассейна, которая поступает туда по трубам. Затем остывший теплоноситель снова нагревается и цикл повторяется.

Важно! Воздушный тепловой насос может работать даже при температуре окружающей среды +5 °С. Обычно его устанавливают в непосредственной близости от уличного бассейна. Если же требуется подогрев воды крытого бассейна в доме, то тепловой насос устанавливают снаружи дома.

Также обратите внимание, если тепловой насос используется для кондиционирования воздуха в помещении, его легко можно использовать и для подогрева воды. Отобранное из помещения тепло направляется для нагрева бассейна, а не просто выбрасывается на улицу.

Тепловой насос для подогрева бассейна намного экономичнее, чем обычный электронагреватель. Он потребляет всего 1 - 1,24 кВт, а выдает тепла на 5,5 - 6 кВт, тем самым экономя до 80% электроэнергии. Данная система является прекрасной альтернативой традиционным источникам энергии, так как она абсолютно экологична, не наносит вред окружающей среде и позволяет экономить.

Не забывайте сохранять тепло в бассейне с помощью пленки с пузырьками. Ведь намного больше тратится энергии и времени на первоначальный нагрев воды в бассейне, и совсем немного на поддержание заданной температуры.

Теплообменник используется довольно часто для подогрева воды в бассейне. Принцип его работы таков: его подключают к источнику тепла, например, котлу отопления или встраивают в систему центрального отопления. Теплоноситель, нагреваясь в котле, направляется в теплообменник, где отдает тепло воде из бассейна, которая через него прокачивается.

Система подогрева воды в бассейне работает так: подключается циркуляционный насос для прокачки воды через теплообменник. Когда температура воды в бассейне опускается ниже требуемой, термостат подает сигнал, и насос включается. Вода прокачивается вдоль змеевика в теплообменнике и нагревается. Сливается обратно в бассейн с другой стороны.

Точно также, когда заданная температура достигнута, насос отключается. Вода из бассейна перестает проходить через теплообменник.

Для большого бассейна используют сразу несколько теплообменников, чтобы ускорить нагрев воды. Размеры и мощность теплообменников бывают разными от 13кВт до 120 кВт. Также они бывают горизонтальными и вертикальными, титановыми и из нержавеющей стали. Так что можно подобрать агрегат для бассейнов различного объема и размеров.

Единственный недостаток такого способа нагрева воды в бассейне - это зависимость от котла отопления. Хотя если правильно спроектировать систему отопления и нагрева горячей воды, то таким теплообменником можно пользоваться и летом, когда отопление не работает. Котел будет включаться только для нагрева теплоносителя, который циркулирует между котлом и теплообменником бассейна.

Проточные электронагреватели оснащены внутри ТЭНом, вода в них нагревается не с помощью теплоносителя, а непосредственно от ТЭНа. Это налагает определенные ограничения на качество воды. Она должна быть достаточно мягкой, без примесей солей, чтобы нагревательный элемент прослужил дольше и не покрывался накипью. Также ТЭН изготавливается из сплавов, устойчивых к коррозии, и покрывается несколькими защитными слоями.

Учитывая то, что расход электроэнергии при таком способе нагрева довольно велик, обычно электронагреватели используют только для нагрева маленьких бассейнов. Например, надувной бассейн, каркасный бассейн, маленькие бассейны-джакузи.

Надувной бассейн с подогревом воды с помощью электронагревателя - роскошь, доступная даже семье со скромным бюджетом.

Электронагреватель для бассейна подключается непосредственно к сети. Его мощность бывает различной, от 3 до 18 кВт. Иногда бытовая электросеть не способна обеспечить работу подобного устройства. И это является существенным недостатком.

Напоследок хотелось бы остановиться на таком способе подогрева воды, как использование топливных котлов. Например, котел может быть газовым, пиролизным, на дровах, на мазуте и другом топливе. Нагрев воды в нем может быть реализован несколькими способами:

• С помощью теплообменника, когда котел нагревает теплоноситель, а уже теплоноситель нагревает воду в бассейне.
• Прямоточный нагрев воды непосредственно в котле.
• Нагрев воды в емкости и затем сброс ее в бассейн.

Обычно такие системы подогрева воды в бассейне используются в тех регионах, где нет магистрального газа, а также других удобных способов нагреть бассейн. Установка любых котлов связана с рядом сложностей: разрешения, проекты, расчеты, дымоходы и обеспечение пожаробезопасности. Все это необходимо решать еще до начала строительства бассейна, а иногда и дома.

При выборе системы подогрева воды в бассейне необходимо учитывать его размеры, объем воды, до какой температуры следует нагревать, требуется ли автоматизация процесса и многое другое. Бюджет - тоже немаловажный аспект. Поэтому будет более правильным, если подбором и установкой нагревательного оборудования будут заниматься специалисты.

Описание:

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

Использование тепловых насосов для подогрева воды в бассейнах

А. А. Садовников , директор «Вигорцентр»

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 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.

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.

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.

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.