Обогрев бассейна тепловым насосом. Экологичный тепловой насос для бассейна

Если для отопления бассейна или дома вы хотите сделать тепловой насос своими руками, вам подойдёт насос типа воздух-вода. Применение теплового насоса широко распространено за границей. В России это новый вид технологии обогрева, но он начинает приобретать своих клиентов за счет того, что преобразование энергии воздуха, земли или воды в тепловую энергию происходит бесплатно. Правда, цена такой установки пока не из дешевых.

Купить тепловой насос можно в диапазоне от 49 652 руб. до 2 822 204 руб.

Можно пойти другим путем и сделать тепловой насос для бассейна своими руками. Для этого вам понадобятся:

Медная полая трубка.
Полипропиленовая емкость.
Металлическая бочка или бак.
Компрессор сплит-системы.
Сливной и стравливающий кран, предохранительный клапан, хомуты.

Тепловой насос, как холодильное оборудование. Только холодильник забирая энергию из вне охлаждает ее. А данный агрегат забирает у природы тепло, преобразовывает его и отдает конкретно отапливаемому дому или воде из бассейна, нагревая ее. К источникам относятся:

Окружающий воздух, а летом это особенно актуально и такой насос будет работать более эффективно.
Вода.
Почва.

Тепловой насос для бассейна внешне похож на кондиционер. Только работает он по обратному принципу. Не охлаждает воздух, а нагревает его. Очень удобен для людей, у кого нет возможности провести газовое оборудование. И потребляет мало электроэнергии. Некоторые модели очень эстетично выглядят, не занимают много место и оборудованы цифровым экраном и пультом. На таком устройстве стоит один раз задать параметры, и он сам будет контролировать подогрев воды в бассейне тепловым насосом. И работает при пониженных градусах, что очень актуально при нагреве водоема зимой.

Самодельный тепловой насос

На место, где будет установлен компрессор, крепятся держатели под него.
Металлические полые трубки обматываются вокруг цилиндра. Создается змеевик, витки должны быть одинаковыми.
Понадобится металлическая емкость из двух одинаковых половинок. В одну часть укладывается змеевик. Части спаиваются. В емкости делаются резьбовые отверстия для выходных трубок змеевика.
Устанавливают пластиковую бочку, которая будет испарителем. В бочку заводят трубы внутреннего контура.
Для вывода воды в бассейн используются пластиковые трубы.
Соединяются все элементы в одну систему.
Специалист заполняет конструкцию фреоном.

Работа теплового насоса воздух-вода для бассейна

Тепловой насос воздух-вода для бассейна состоит из:

Змеевика, который наполнен охлаждающим газом.
Пластиковая емкость для испарения влаги.
Конденсатор.
Компрессор от нового или старого сплита.

В пластиковом испарителе, фреон становится газообразным, забирая тепло из окружающей среды. Газ поступает в компрессор, где благодаря давлению фреон нагревается и поступает в конденсатор. Здесь газ принимает жидкое состояние, идущее на тепло. Благоприятная температура в зимний период, обогрев тепловым насоса бассейна зимой от -10 до -20 градусов. При более низких температурных показателях насос перестает работать. Для этого разработали совместную работу с электрооборудованием, которое резервно включается при понижении температуры. Но как правило .

Плюсы теплового насоса

Экологически безопасен, так как не выбрасывает в окружающую среду вредные вещества.
Не взрывоопасен.
Не требует проведения дополнительных коммуникаций. Работает от электросети.
Заменяет отопительные приборы зимой, охладительные приборы летом и происходит подогрев бассейна тепловым насосом.
Несмотря на повышенную производительность уровень шума достаточно низкий.

Минус теплового насоса

Высокая цена. Она зависит от объема бассейна и от выходной мощности и “открытый”.

Заключение

Тепловым насосом очень удобный способ. На нем выставляется нужная температура, и время включения и время для нагрева. Вы точно будете знать что вода не перегревается или не остынет. Это полностью автоматизированная система, которая не только может подогреть воду в бассейне, но и зимой обогревает дом (для обогрева большого дома лучше своими руками собрать геотермальный насос). Эту систему отопления лучше приобрести у официального дилера, куда всегда можно обратиться за консультацией и получить гарантийное обслуживание. Но чтобы с отопительным прибором не возникало проблем в период между техническим обслуживанием необходимо следить за работой системы:

Убирать скопившийся мусор на решетке и протирать ее от пыли.
Смазывать детали.
Менять отработанное масло.
Просматривать трубки на герметичность.
Следить за датчиком тепла.

ВАЖНО! Тепловые насосы воздух-вода имеют особенность — до ближайшего водоема не должно быть более 100 м. Что бы обеспечить нужную теплоэффективность, контур располагают глубже 3 метров от поверхности.

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.

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.

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.

Выгоды систем с тепловым насосом

экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных систем, сжигающих топливо или использующих электрические нагревательные элементы. 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.

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.

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

Виды источников тепловой энергии.

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.

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.

Подогрев воды в бассейне с помощью теплового насоса (воздух-вода)

Тепловые насосы предназначены для нагрева воды бассейна, используя тепло окружающей среды, то есть воздуха. Основными элементами теплового насоса являются: вентилятор, конденсатор, компрессор, теплообменник и блок управления.

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.

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

Тип бассейна	Температура воды, °C
Тип бассейна	20	24	28
Крытый бассейн
Бассейн с заграждением
Частично крытый бассейн
Открытый бассейн			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.

Установка теплового насоса

Для работы теплового насоса необходимо всего лишь разместить его вблизи бассейна, подключить к системе фильтрации воды бассейна и к электричеству, обеспечить отвод дренажа и свободный доступ свежего воздуха. Тепловой насос может работать при температуре не ниже+7 ° С. Монтаж теплового насоса обычно происходит в течении дня и он может быть осуществлен в уже смонтированные системы фильтрации.

Блок может быть установлен в любом месте снаружи при условии, что соблюдаются требования к минимальному расстоянию от других объектов. Для бассейнов внутри помещений проконсультируйтесь с установщиком оборудования.

Обычно тепловой насос для бассейна устанавливается в радиусе 7.5 метров от бассейна. Чем больше расстояние от бассейна, тем больше потери тепла в подводке. Так как большая часть труб закапываются, тепловые потери могут быть минимальными на расстоянии до 30 метров (15 метров к и от теплового насоса = 30 метров в целом), за исключением случаев, когда земля сырая. Потери тепла на каждые 30 м можно грубо принять 0.6 кВт*ч (2000 BTU) на каждые 5С разницы между температурой в бассейне и температурой окружающей трубу земли, что влечет за собой увеличение времени работы на 3-5%.

Минимальное необходимое расстояние для блоков теплового насоса, расположенных на каждой стороне бассейна (См. рисунок ниже).

Необходимо установить by-pass в том случае, если поток воды от насоса в бассейне превышает указанный производителем поток через теплообменник теплового насоса более чем на 20%.

Необходимо увеличить размер выходной трубы, чтобы предотвратить замерзание в течение холодного времени года, установить тройник и клапан для облегчения процедуры замены трубы зимой или слива воды из системы для предотвращения ее замерзания, если тепловой насос прекращает свою работу при отрицательной температуре окружающей среды, в противном случае, устройство может быть повреждено.

Все добавки химикатов должны вводиться после теплового насоса по току воды. Между установкой для хлорирования и нагревателем необходимо установить улавливатель, предотвращающий возврат хлора в тепловой насос (См. рисунок ниже).

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.

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.

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).

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.

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.

Рисунок 1.

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%.

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).

Снижение тепловых затрат

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

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);

Тепловой насос для бассейна – это эффективный и экономичный способ нагрева воды до оптимальной температуры. Такой агрегат одинаково хорошо подойдет как для уличных, так и для крытых бассейнов. Невзирая на то, что он работает от электросети, его применение для отопления искусственного водоема совершенно безопасно.

Принцип, лежащий в основе функционирования теплового насоса для нагрева бассейна, идентичен принципу работы холодильника с точностью до наоборот. Все знают, что холодильник отводит тепло из своего корпуса. Однако не многие задумываются, что это тепло согласно закону сохранения энергии не может просто исчезнуть. Холодильник отводит его на конденсатор, который расположен на его задней стенке.

Функционируя, тепловой насос забирает энергию из низкопотенциальных природных источников. Происходит это следующим образом:

Теплообменный блок, именуемый испарителем, находящийся в контакте с низкопотенциальным источником энергии забирает его тепло. Циркулирующий по системе трубок хладагент, как правило, фреон, нагревается и переходит в газообразное состояние. Особенность фреона заключается в том, что он не затвердевает даже при отрицательных температурах. Его температура всегда ниже, чем температура среды, с которой он контактирует, забирая тепло.
Образовавшийся газ устремляется дальше по системе трубок теплового насоса, после чего попадает в компрессор. Там за счет нагнетаемого давления газ сжимается и получает дополнительный нагрев, таким образом, его потенциальная энергия еще более увеличивается.
На следующем этапе высокопотенциальный газ направляется в конденсатор теплового насоса. Он выступает нагревательным элементом для конечной среды. Там накопленная тепловая энергия высвобождается и передается на теплоприемник. Хладагент при этом снова переходит в жидкое состояние (конденсируется), и отправляется во внешний теплообменник. Также на данном этапе происходит сброс давления, нагнетенного в конденсаторе.

Использование этого принципа для обогрева бассейна позволяет экономить значительные средства. Так как вода обладает очень большой теплоемкостью, для нагрева ее в больших количествах необходимо затратить огромное количество энергии. Использование с этой целью исключительно электричества влетит в копеечку. Тепловые насосы в свою очередь используют его не для нагрева конечного теплоприемника, а для функционирования оборудования. Это по сравнению с разогревом многих тонн воды сущие пустяки. Порядка восьмидесяти процентов вырабатываемой тепловыми насосами тепловой энергии являются бесплатными. Они получены из внешней природной среды. Отношение затраченной на функционирование теплонасоса электроэнергии к выработанной им тепловой энергии составляет примерно 1 к 5.

Разновидности тепловых насосов для обогрева воды

Источниками тепла для данных агрегатов могут выступать три среды: воздух, вода и грунт. Эти отличия и лежат в основе классификации тепловых насосов.

Тепловые насосы системы воздух-вода

Эта разновидность теплонасосов является самой простой и в то же время обладает самой низкой эффективностью. Внешний блок таких агрегатов представляет собой корпус с испарителем, оснащенный системой принудительного нагнетания воздуха. Вентилятор доставляет воздух к системе каналов с фреоном и далее происходит уже описанный процесс теплопередачи.

Основным недостатком таких агрегатов является высокая степень зависимости их производительности от температуры окружающего воздуха. Основная масса моделей может эффективно вырабатывать тепло при температуре воздуха до минус 15 градусов по Цельсию. Однако существуют модели, чей предел рабочих температур опускается до минус 32 градусов по Цельсию.

Тепловые насосы системы вода-вода

Эффективность таких агрегатов превосходит воздушные тепловые насосы по той причине, что используемая в качестве источника тепла вода всегда положительной температуры. Для этого теплообменник систем вода-вода погружается на дно водоема ниже уровня его замерзания. Такие агрегаты по эффективности сопоставимы с системами грунт-вода, но более просты в монтаже.

Для их установки не требуется бурить скважины, необходимо лишь наличие водоема, непромерзающего до самого дна. В качестве источника тепла могут быть также использованы грунтовые воды, в данном случае без земельных работ уже не обойтись.

Однако использование таких установок сопряжено с определенными рисками. В долгосрочной перспективе существует вероятность пересыхания водоема, либо обмеление его до такой степени, что в период морозов он начнет промерзать до самого дна. Грунтовые воды теоретически тоже могут уйти. В таком случае эффективность тепловых насосов системы вода-вода сводится на нет.

Тепловые насосы системы грунт-вода

Такие теплонасосы также именуются геотермальными. Как видно из названия, источником тепловой энергии для них является грунт. Они превосходят по эффективности воздушные тепловые насосы по причине аналогичной системам вода-вода. Процесс теплообмена в таких системах происходит ниже уровня замерзания грунта.

Эти агрегаты наиболее сложны в монтаже по сравнению с другими тепловыми насосами. Их установка почти всегда предполагает использование спецтехники для бурения скважин, что также влечет за собой дополнительные расходы. В свою очередь данные системы являются наиболее надежными.

Несмотря на то, что источник тепла, используемый системами грунт-вода всегда положительной температуры, эффективность теплообмена у них может варьироваться. Она зависит главным образом от показателей теплоотдачи грунтов. Наиболее подходят в этом плане твердые каменные породы. Напротив наименьшей эффективностью обладают песок и аналогичные сухие грунты.

Особенности выбора теплового насоса для бассейна

Стоимость тепловых насосов достаточно велика и возрастает вместе с увеличением мощности и оснащенности агрегата. Поэтому не всегда самым эффективным решением будет покупка самого мощного и максимально укомплектованного теплового насоса.

Для того, чтобы сделать оптимальный выбор, нужно учесть ряд факторов:

Крытый бассейн или же он находится на улице.
Масса воды, подлежащей разогреву. Объем бассейна – это один из наиболее важных факторов, определяющих выбор теплового насоса.
Кроме объема весьма важным параметром являются температуры воды, исходная и целевая, до которой воду необходимо нагреть.

В плане технического оснащения разные модели тоже могут во многом отличаться. Один и тот же насос может обогревать исключительно бассейн или и помещение, в котором он находится тоже. Кроме этого, существуют модули, практически полностью автоматизирующие работу этих агрегатов. Их применение значительно повышает комфорт от использования тепловых насосов, но их наличие необязательно. Таким образом, определение своих потребностей поможет ответить на вопрос, какой тепловой насос выбрать?

Расчет мощности теплового насоса для бассейна

Существует формула для ориентировочного расчета необходимой мощности теплонасоса для бассейна. Она выглядит следующим образом:

Условные обозначения:

P – мощность в киловаттах;
16 – коэффициент, делающий поправку на потерю тепла водой вследствие испарения;
ΔT – разница между исходной и конечной температурой воды;
t – время в часах, требуемое на разогрев воды в бассейне;
V – объем воды в бассейне в метрах кубических.

Стоит понимать, что этот расчет достаточно приблизителен и усреднен. Данная формула не учитывает множество факторов, таких как температура воздуха в помещении или на улице, вентиляцию помещения и так далее. Для наиболее точного определения мощности теплонасоса для конкретного бассейна лучше проконсультироваться со специалистом.

Особенности установки теплового насоса для бассейна

Особенности монтажа теплового насоса будут в первую очередь зависеть от его конструкции. В случае с системами вода-вода и грунт-вода без помощи бригады специалистов не обойтись. Более простые в установке насосы системы воздух-вода можно попробовать установить самостоятельно.

Как правило, комплект поставки агрегата снабжается подробными инструкциями по его сборе. Все элементы воздушного теплового насоса монтируются на открытые поверхности, без заглубления. По сути, монтаж такой системы будет включать в себя установку комплектных блоков и объединение их в единую сеть посредством трубопроводов и электрических кабелей.

Так как отапливаемый объект является водным, в районе его расположения преобладает высокая влажность. Этот фактор требует особого внимания ко всем работам по устройству системы электроснабжения насоса.

В связи с этим все области электрических контактов подлежат тщательной изоляции. Кроме того, каждый токопроводящий блок конструкции должен быть заземлен.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Наиболее осуществимым является изготовление своими руками насоса системы воздух-вода. Для этого нужно собрать и подготовить основные элементы конструкции (испаритель, компрессор и конденсатор) и объединить их в единое целое.

Для создания испарителя можно использовать полимерный бак большого объема. Для этого в бак помещается змеевик цилиндрической формы. Изготовить змеевик можно самостоятельно, обмотав медную трубку вокруг цилиндрического объекта подходящего размера. После этого к баку монтируется система нагнетания воздуха. Испаритель готов.

Далее нужно соорудить конденсатор. Для него аналогичным образом изготавливается второй змеевик, который помещается во второй бак, на этот раз металлический. Метал желательно должен быть устойчив к коррозии. После помещения змеевика в бак концы медной трубки выводятся наружу, а бак герметизируется посредством сварки.

Изготовить в домашних условиях компрессор представляется маловероятным. Поэтому нужно просто найти или купить этот элемент, снятый со старой сплит-системы. Когда три основных элемента готовы, производится их соединение системой труб. После этого необходимо провести заливку хладагента и наладить электропитание агрегата. Остается обеспечить контакт конденсатора с нужным теплоприемником и можно запускать тепловой насос.

Таким образом, выгода от использования теплонасоса для подогрева воды в бассейне оправдывает вложения в его приобретение. Тем более, что они окупятся в перспективе длительного использования.