Экономный нагрев воды в бассейне тепловым насосом

Традиционный нагрев воды в бассейне при помощи мощных проточных нагревателей или электрических котлов еще в недалеком прошлом требовал значительных выделенных от подстанции энергомощностей и огромных затрат электроэнергии. В последнее время, когда принципы энергосбережения стали неотъемлемым условием для строительства и работы бассейна, необходимы другие способы поддержания нужной температуры воды в бассейне и воздуха в его помещениях.

Наиболее эффективным и энергосберегающим оборудованием для нагрева воды в настоящее время считается тепловой насос. При эксплуатации бассейна в течение года, это наиболее экономически выгодный вариант, как для бассейнов в частном доме, так и для общественных бассейнов и аквапарков.
Наиболее экономически выгодным является воздушный (воздух-вода) тепловой насос. Кроме нагрева воды для частного бассейна в своем доме, такой агрегат с успехом успевает подогревать воду для бытовых нужд, а летом — дополнительно охлаждать комнаты дома.

Потребление энергии тепловым насосом по сравнению с прямым электронагревом, благодаря высокому коэффициенту энергоэффективности, уменьшается на 70 - 80%.

Как правильно подобрать тепловой насос для нагрева воды в бассейне

На основании подготовленного проектной или монтажной организацией технического задания, опытный специалист делает расчеты и подбирает комплект теплонасосного оборудования. Обычно расчет основывается на величине необходимой тепловой мощности, которая нужна для начального прогрева воды в бассейне, а также необходимой мощности для периодического догрева воды, чтобы компенсировать потери тепла через поверхность зеркала воды бассейна.

В ходе расчетов соблюдается следующая последовательность.

Определяют тип бассейна: это крытый или открытый бассейн.

Открытый бассейн располагается около дома и используется в теплые месяцы с мая по август. Крытые бассейны находятся в помещении и используются периодически круглый год.

В расчетах мощности по теплу для выбора модели теплового насоса принимают такие исходные условия:

1. для крытого бассейна: A-7 С° / W35 С° (для региона центра Украины),

здесь A-7 С° — это допустимая минимальная температура наружного воздуха -7 С°,

и W35 С° — это необходимая температура нагрева воды (теплоносителя) до +35 С°.

2. для открытого бассейна:

• если тепловой насос (ТН) будет напрямую подогревать воду для бассейна, исходят из условий A24 С° /W30 С°;
• если тепловой насос будет нагревать воду для бассейна через промежуточный теплообменник, принимают условия A24 С° /W35 С°.

После расчета тепловой мощности необходимую модель теплового насоса выбирают из данных таблиц с расчетными значениями производительности различных моделей ТН, которые предоставляет производитель. Выбирают из ряда модель с ближайшим большим значением теплопроизводительности ТН.

Разделяют предварительный нагрев воды в бассейне и последующий периодический нагрев — для поддержания нужной температуры воды.

Чтобы вычислить количество тепловой энергии, необходимое для предварительного нагрева воды в бассейне определенного объема, используем такую методику.

Стандартно воду в бассейне сначала, чтобы сократить энергозатраты, нагревают дополнительным теплогенератором — твердотопливным котлом, в крайнем случае — электрическим котлом или другими методами. А в дальнейшем для компенсации теплопотерь от охлаждения воды при пользовании бассейном, подключают тепловой насос. Однако тепловой насос может работать и для первичного нагрева воды.

Тепловая мощность для начального нагрева рассчитывается по формуле:

Q = W * (t_b-t_k) * 1,163 / T + q_hr * S, кВт

Q – расчетная тепловая мощность ТН в кВт;

W – объем бассейна, м куб;

t_b – требуемая комфортная температура воды в бассейне (24 °С);

t_k – температура подачи — вода на входе теплового насоса (5 °С)

T – принимаемое время нагрева 2-4 суток (48 – 96 часов)

q_hr – удельные потери тепла воды бассейна за час с 1 м² площади зеркала бассейна.

Считается для:

• крытого бассейна q_hr = 0,18 кВт/м кв.;
• бассейна на открытом воздухе для полностью открытого места q_hr = 1,00 кВт/м кв.;
• открытого бассейна на частично открытом месте q_hr = 0,75 кВт/м кв.;
• открытого бассейна на полностью защищенном от ветра месте q_hr = 0,55 кВт/м кв.

S — площадь зеркала воды бассейна, м кв.

Так, если объем воды у бассейна равен 30 м³, и глубина 2 м, площадь зеркала составляет: 30 / 2 = 15 м².

Рассмотрим пример, когда этот бассейн расположен в месте частично защищенном от ветра деревьями и предполагается применение теплового насоса с нагревом воды через промежуточный теплообменник. Последовательность расчета будет следующая.

Чтобы компенсировать теплопотери с зеркала бассейна потребуется ориентировочно:

15 * 0,75 = 11,2 кВт.

Для начального прогрева нашего бассейна за 2 суток, то есть за 48 часов, и с учетом текущего догрева до 24 °С, потребуется следующая полная мощность Q теплонасоса:

Q = W * (t_b-t_k) * 1,163 / T + q_hr * S = 30 * (24-5) * 1,163 / 48 + 11,2 = 25 кВт

Приходим к выводу, что для того, чтобы температура воды не падала ниже нужных 24 °С, каждый час необходимо догревать ее тепловым насосом мощностью 11,2 кВт, а для удовлетворения полной нагрузки, включающей первоначальный нагрев и ежечасный догрев до заданной температуры, необходим теплонасос теплопроизводительностью в 25 кВт.

Логичнее и экономически выгоднее для дежурного нагрева воды использовать теплонасос меньшей мощности на расчетные 11, 2 кВт. А для начального прогрева использовать электронагреватель (проточник или котел) мощностью в 14 кВт.

Меньшие начальные инвестиции в теплонасос позволят системе работать с меньшими энергозатратами и скорее окупить стоимость оборудования.