Как подобрать теплообменник для бассейна
Teplotehnika33.ru

Отопление и водоснабжение

Как подобрать теплообменник для бассейна

Расчет оборудования для нагрева воды в бассейне. Виды нагревателей.

1. Общие понятия

Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется. Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее, составляют львиную долю. В связи с этим, вопрос подогрева воды в бассейне актуален.

Норматив температуры воды для бассейнов

Плавательные и спортивные бассейны

Гидромассажные и спа-бассейны

Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.

Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.

Тип бассейна Температура воды по нормативу (градус по Цельсию)
Типы и принцип работы водоподогревателей

Тип установки обогрева воды

Принцип получения тепла

Рекурперативные теплообменники (теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку)

Циркулирующая вода нагретая любым способом передает через стенки тепло, нагревая воду.

Нагреваются за счет электроэнергии. Тепло передается воде напрямую от трубчатых электронагревателей (ТЭН)

2.Теплообменники

Водно-водяной теплообменник состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура. Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур – для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника. Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.

Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.

Тип и особенности конструкции теплообменника

Нагревательный контур в виде пучка тонких трубок, по каждой из которых протекает вода. Большое количество трубок в пучке повышает площадь теплопередачи. Есть конструкции с демонтируемым пучком трубок (повышение ремонтопригодности).

Нагревательный контур в форме спирали

Корпус теплообменника изготавливают из

  1. композитного пластика,
  2. нержавеющей стали,
  3. титана.

Контур нагрева изготавливают из

  1. нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
  2. титана (для бассейнов с морской водой),
  3. никеля,
  4. купроникеля.
Тип теплообменника Особенности конструкции
Достоинства и недостатки теплообменников

Достоинства Недостатки
сравнительно дешевые для работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого)
не требуют больших затрат в процессе эксплуатации на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех. паспорте разнице температур первичного и вторичного контура и соотношения скоростей жидкости в них

Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. Коллектор имеет систему тонких трубок.

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов

Достоинства Недостатки
не требуется газовый котел малая мощность (квадратный метр батареи выдает тепловую энергию 0.6 – 0.9 кВт/час. Для покрытия мощности слабого водно-водяного теплообменника потребуется площадь батарей равная площади поверхности бассейна.)
не тратится электричество применяется в южных широтах нашей Родины с большим количеством солнечных дней

4. Электронагреватели

Электронагреватели являются устройствами альтернативными теплообменникам. Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.

При выборе электронагревателя ориентиром является:

  1. выходная мощность,
  2. материал, из которого изготовлен корпус,
  3. материал, из которого изготовлен ТЭН.

При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.

Достоинства и недостатки электронагревателей

Достоинства Недостатки
для удобства оснащены термостатом с дисплеем, что позволяет легко регулировать температуру воды огромный расход электроэнергии (повышенные затраты на обслуживание бассейна)
оснащены комплектом автоматического управления (датчиком потока или датчиком давления) , который не позволяет работать при слабом потоке воды модели большей мощности требуют трехфазного подключения к сети
изначально укомплектованы всем необходимым для запуска и работы

Особенности монтажа

Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.

Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 – ти кубометров открытого типа и до 20 – ти кубометров закрытого типа.

Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность – теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.

В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:

  1. термическое покрывало,
  2. покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
  3. использование системы солнечных батарей.

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Тепловой насос предназначен охлаждать или обогревать воду в плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

Устанавливается вне помещения.

Достоинства

— очень простое подключение — достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

встроенная система автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.

— установлены датчики и системы защиты: защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.

Выводы:

1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель из антикоррозийных материалов.

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Пример расчета.

По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов, а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и мощности теплообменника 6 кВт.

t = 1.16 * 30 * 6 / 6, t = 34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Определение мощности водонагревателя

Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен объему бассейна (куб. метр)

Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт)

Равен ½ объема бассейна (куб. метр)

Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт)

Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр)

Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе. Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus

Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева 2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева

Zu – потери тепла (в час.)

Тип и место использования водонагревателя Значение требуемой мощности водонагревателя
Тип бассейна и значение параметра потери тепла

Тип и местонахождение бассейна Значение параметра потери тепла Zu
Бассейн в помещении 180 (Вт/м 2 )
Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место) 1000 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место) 620 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место) 520 (Вт/метр кв.)

При расчете по этой формуле условно – 1 кг = 1 л.

Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию.

Теплообменники для бассейна: какими бывают и как подобрать?

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

Особенности

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

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

Обзор видов

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

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

Теперь скажем немного подробнее о каждом типе.

По объему и размерам

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

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

По мощности

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

По материалу корпуса

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

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

По типу работы

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

По типу внутреннего нагревательного элемента

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

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

Расчет и выбор

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

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

Схема подключения

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

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

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

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

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

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

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

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

Как правильно подобрать и установить теплообменник для бассейна

Теплообменник для бассейна – это устройство, которое передает тепло от горячего носителя к холодному. Для комфортного использования бассейна он незаменим. Все теплообменники имеют цилиндрическую форму, внутри которой расположено два контура, где происходит циркуляция воды с холодной на горячую.

Но нужно понимать, что сам по себе этот прибор не работает, он требует подключения к основному источнику нагрева – котлу, бойлеру, тепловому насосу, откуда питает энергию, зато, взамен обеспечивает вас постоянным равномерным потоком теплой воды, это очень удобно, особенно если бассейн используется круглогодично.

Выбор теплообменника

Перед тем как купить теплообменник, нужно учитывать ряд характеристик, которые непосредственно влияют на его работу и комфортность эксплуатации бассейна.

  • Пропускная способность.
  • Возможный тип подключения к внешнему источнику – газовый или электрический.
  • Максимальная мощность.
  • Материал, из которого изготовлен корпус: титан, пластик, нержавеющая сталь.
  • Тим теплообменника – трубчатый или пластинчатый.

Теперь обо всем боле поподробнее. Чтобы запустить в работу теплообменник, необходимо не только подключить его к бассейну, но и к источнику энергии – газ или электричество. Здесь нужно отталкиваться, что у вас установлено в доме – котел или бойлер.

Что касаемо строения теплообменника, то специалисты советуют отдавать предпочтение трубчатым, так как они имеют большую площадь нагрева, тем самым соприкасаясь с водой, быстрее ее нагреют.

При использовании в бассейне хлорированной или соленой воды, отдавать предпочтение необходимо титановому устройству. Что касаемо пропускной способности, то здесь вы отталкиваетесь от пожеланий, насколько для вас принципиальна быстрота подогрева воды. Это правило относиться и к его мощности, которая в первую очередь влияет на цену теплообменника, а при ее выборе нужно учитывать объем чаши бассейна, и ряд дополнительных характеристик, о которых мы расскажем далее.

Расчет мощности

Главный вопрос, который интересует всех владельцев бассейнов, это агрегат какой мощности необходимо выбирать, чтобы вода нагревалась до нужной температуры за отведенное время. Для этого существует специальная формула, которая состоит из 5 главных показателей и позволит рассчитать оптимальную мощность конкретно для вашего бассейна.

  • P = ((VхСхΔТ)/t1) + Sхq, где
  • V – объем чаши в литрах;
  • С – константа, удельная теплоемкость, для всех одинаковая = 1,16;
  • ΔТ – разница между желаемой температурой воды и фактической, градусы;
  • t1 – время, за которое должна нагреться вода, часы;
  • Sхq – потеря тепла воды в результате испарения, Вт/кв.м. Здесь обычно используется площадь зеркала воды и потерю тепла, значения которой равняются – 1000 ВТ/кв. м, если бассейн на улице, 520ВТ/кв. м, если бассейн в помещении.

Мощность не должна бить рекорды по быстроте нагреву воды, она должна быть на уровне установленной температуры, чтобы не снижаться под действием теплопотери, то есть быть максимально комфортной для вашего купания и не остывать. Нижняя граница подбора мощности теплообменника может браться на уровне коэффициента 0,7 от общего объема заполнения бассейна. Полученное значение будет приблизительным, от него уже отталкиваетесь при выборе мощности устройства.

Монтаж теплообменника

Перед тем как установить теплообменник, необходимо ознакомиться с рядом правил будущей работы, иначе он не будет выполнять заявленную функцию. Размещать его нужно ниже напорной линии, то есть ниже труб, которые к нему будут подключаться. Это правило касается также размещения фильтра и воздухоотводчика, основная цель такой установки – это исключить попадание и аккумулирования воздуха.

Очень часто, контур от котла или бойлера к теплообменнику получается протяженным. Потому здесь целесообразно установить дополнительный циркуляционный насос. Он должен размещаться перед регулирующим клапаном и параллельно теплообменнику. В этом случае, агрегат будет сам контролировать температуру воды и удерживать ее на необходимом уровне.

Теплообменник необходимо запускать, только после циркуляционного насоса и фильтра, но обязательно перед дозатором хлора и других химических реагентов. Это обеспечивает сохранность деталей устройства. После того как установка прошла успешна, его нужно включить на беспрерывный режим работы, минимум на 24 часа. Именно такой отрезок времени позволит избежать дальнейших нарушений при работе прибора.

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.

Как подобрать теплообменник для бассейна

Водоводяные подогреватели

В системах подогрева бассейна применяются электро- и газовые котлы, теплонасосы, пластинчатые теплообменники, но чаще всего используются теплообменные аппараты кожухотрубного типа – так называемые водоводяные подогреватели. Термин «водоводяные» не является тавтологией, но определяет принцип действия таких теплообмеников: в них поток воды с большей температурой отдаёт часть своей тепловой энергии другому потоку, более холодному. При этом, подогреваемая вода пропускается через связку из нескольких тонких труб (трубный пучок), в то время как греющая омывает их снаружи, проходя внутри кожуха, в который трубный пучок заключён. При необходимости отдельные блоки водоводяных подогревателей могут объединяться для удвоения (утроения и т.д.) тепловой эффективности.

Выбор в качестве теплообменника для бассейна именно водоводяных подогревателей не случаен: их применение позволяет напрямую использовать для нагрева воды горячий теплоноситель, поступающий от централизованной системы теплоснабжения (ТЭЦ), или же подключать в линию собственный бойлер. Кроме того, тепловая эффективность у кожухотрубных водоводяных теплообменников в значительно меньшей мере страдает от минеральных и прочих загрязнений, нежели, скажем, у пластинчатых.

Конструкция и принцип действия водоводяного подогревателя позволяют объединять систему подогрева воды с системой удаления загрязнений – путём включения в линию подачи непосредственно перед теплообменником фильтров грубой очистки (грязевиков) и более «тонких» фильтров. Систему контроля и регуляции состава воды лучше организовывать сепаратно, дабы не усиливать химическую нагрузку на теплообменник – так как регулирование уровней pH и RedOx осуществляется при помощи добавления активных реагентов и реактивов.

Также следует упомянуть, что водоводяные подогреватели являются наиболее безопасными из всех видов тепловых агрегатов.

Параметры подбора

При подборе теплообменника необходимо учитывать сразу несколько физических и технических параметров. Традиционный подход с ориентированием на раскрученность торговой марки или количество интернетных отзывов о теплообменнике для бассейна определённой модели здесь неприменим; в каждом конкретном случае характеристики теплообменника должны определяться индивидуально.

Сразу же стоит упомянуть, что основной задачей теплообменника в бассейне является не нагрев воды «с нуля», а поддержание её заданной температуры. В подавляющем большинстве бассейнов (в особенности – общественных) вода подогревается постоянно, и днём и ночью, круглый год – по той простой причине, что с точки зрения энергозатрат куда выгоднее единожды нагреть тысячи кубометров воды, а затем только сохранять нужную температуру.

1. Первым параметром, от которого следует отталкиваться при подборе теплообменника для бассейна, является желаемая температура воды. К примеру, в «олимпийских» бассейнах, в которых проводятся разнообразные соревнования, температура воды должна поддерживаться в диапазоне от 25 до 28 градусов Цельсия (в зависимости от вида соревнований) – таковы требования Международной федерации плавания. К владельцам частных бассейнов и СПА данные требования, естественно, не относятся – некоторые любят погорячее.

2. Вторым параметром являются потери водой тепла от контакта с воздухом за единицу времени. Они зависят не только от площади, но и от общего объёма бассейна:

  • чем больше размер бассейна, тем больше тепла поверхность («зеркало») отдаёт воздуху;
  • чем больше его глубина, тем медленнее происходит процесс остывания;
  • скорость потери тепла зависит также от температуры воздуха в помещении, если бассейн крытый, и от погоды на улице – если бассейн под открытым небом.

Наиболее простая формула, не учитывающая глубину бассейна, взята из справочника 1983-го года издания:

Q = P x (5.7+4.07v) x Δt,

  • Q – теплопотери в ваттах;
  • P – площадь поверхности бассейна в квадратных метрах;
  • v – отличная от нуля скорость воздуха над поверхностью в метрах в секунду;
  • Δt – положительная разница между температурами воды и воздуха в градусах Цельсия.

Кроме того, следует учитывать потери тепла через дно и стенки бассейна, потери через поверхность труб систем очистки и водоподачи, а также тот факт, что в некоторой степени теплопотери зависят и от состава воды: «жёсткая» вода с большим содержанием растворённых минеральных примесей по причине большей плотности остывает несколько медленнее.

Поскольку проведение точных расчётов требует знания множества дополнительных параметров, можно поступить менее академически и, если есть такая возможность, просто измерить температуру в бассейне без подогрева с разницей в час, а лучше – несколько часов, а затем составить график и вычислить среднее значение теплопотерь.

3. Для компенсации тепловых потерь (поддержания заданной температуры) из чаши бассейна отбирается определённый объём воды, пропускается через теплообменник и, в нагретом виде, возвращается в бассейн. Объём отбираемой воды и степень её нагрева взаимосвязаны и зависят от общего объёма бассейна и вышеупомянутых теплопотерь. Количество тепловой энергии, необходимой для подогрева, определяется по формуле

W = C x V x (t2 – t1),

W – количество энергии в килоджоулях;
C – удельная теплоёмкость воды в кДж / (кг x °C) (среднее значение коэффициента – около 4.19 единиц);
V – объём подогреваемой воды;
t1 – температура отбираемой воды;
t2 – температура подогретой воды.

4. Следующим этапом является определение непосредственно параметров теплообменника:

  • пропускной способности по подогреваемой воде (зависит прежде всего от количества труб в трубном пучке, их диаметра, а также от максимально возможного давления в пучке);
  • пропускной способности по греющей воде (зависит от диаметра кожуха и макс. давления в нём);
  • теплового режима (в частности – максимально возможной температуры греющей воды);
  • тепловой эффективности (коэффициента теплопередачи, зависит от совокупной площади внешних поверхностей труб пучка, теплопроводности их материала, теплового режима);
  • общей тепловой мощности теплообменника;
  • габаритных (установочных) размеров.

С некоторыми из перечисленных данных можно ознакомиться в таблицах ГОСТа 27590-2005, регламентирующего стандартные характеристики водоводяных подогревателей. Но здесь есть нюанс: далеко не все производители руководствуются исключительно требованиями морально устаревающего ГОСТа. Разрабатываются и регистрируются собственные Технические условия (ТУ), по которым выпускаются современные теплообменники класса ВВПИ – водоводяные подогреватели интенсифицированные. Рабочие параметры подогревателей ВВПИ значительно превосходят предусмотренные ГОСТом за счёт использования профилированных труб трубного пучка с турбулизаторами, увеличивающими площадь теплоотдачи и способствующими частичной самоочистке аппарата, а также применения современных сплавов, позволяющих улучшить теплоотдачу за счёт уменьшения толщины стенок труб при сохранении их прочности, и т.д.

В связи с вышесказанным, наиболее разумным с точки зрения временных затрат и качества полученного результата представляется решение переложить хлопоты по предварительному расчёту необходимых параметров подогревателя на плечи специалистов производителя – такая услуга, как правило, бесплатна. Тем более, что в распоряжении этих специалистов имеется специальная компьютерная программа для расчёта теплообменников, в которую производителем вносятся дополнительные правки согласно специфике продукции.

Если всё же есть желание самостоятельно изучить основы теплового расчёта теплообменников и подобрать теплообменник для бассейна самостоятельно, вниманию предлагается обстоятельная статья с подробными таблицами, полным набором необходимых формул и примерами расчёта.

5. В заключение следует упомянуть ещё один момент. При подборе теплообменника для бассейна следует обращать особое внимание на материалы, использованные при его производстве. Дело не только в различной теплопроводности этих материалов, но и в их различной коррозионной стойкости как к самой воде, так и к растворённым веществам, которые могут в ней содержаться. К примеру, раствор гипохлорита натрия, широко используемый для дезинфекции воды, при всех своих положительных гигиенических и экологических качествах, обладает высокой коррозионной активностью в отношении некоторых металлов; морская вода (а бассейны с морской водой весьма популярны в прибрежных санаториях и СПА-комплексах) требует использования металлов, не создающих так называемую гальваническую пару, и т.д

АО «ЦЭЭВТ» производит водоводяные подогреватели как по рекомендациям ГОСТа 27590-2005 (подогреватели ВВП), так и модифицированные подогреватели ВВПИ. Расчёт теплообменного аппарата в каждом конкретном случае производится индивидуально, с учётом всех технических и практических требований, заявленных клиентом. Для заказа ориентировочного каталога продукции или предварительного расчёта подогревателя достаточно связаться с представительством АО «ЦЭЭВТ» любым из способов, указанных во вкладке «Контакты» данного сайта или использовать электронную форму онлайн-заказа.

Читать еще:  Как нагреть воду в бассейне на даче
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector