Тепловой насос для подогрева воды в бассейне. Тепловой насос для бассейна: принцип работы, критерии выбора и условия эксплуатации Тепловой насос для подогрева бассейна

31.08.2023 | Электроотопление

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.

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%.

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.

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

Как работает теплонасос для бассейна

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

Тепловые насосы для бассейнов работают следующим образом:

По внутреннему контуру циркулирует фреон – хладагент, способный переходить из жидкого в газообразное состояние.
В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газ. При этом, вещество поглощает тепло из окружающей его среды, после чего поступает в следующий блок.
В компрессоре нагнетают давление, посредством, которого фреон сильно разогревается. Через инжектор его впрыскивают в конденсатор, одновременно являющийся и теплообменником.
Посредством давления и разогрева происходит направленная конденсация хладагента, оседающего на стенках теплообменника. В конденсатор, для лучшей теплоотдачи, встроен змеевик ГВС. Нагретый фреон конденсируется на стенках теплообменника и при этом отдает тепло.

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

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

Тепловые насосы системы вода-вода

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

Устройство ТН для отопления бассейнов состоит из следующих узлов:

Первичный водяной контур отопления – по трубам циркулирует антифриз, нагреваясь до температуры 6-8°С.
Нагретый пропиленгликоль направляется в корпус теплонасоса, где происходит отбор низкопотенциальной энергии.
При помощи насоса, антифриз направляется обратно в замкнутый контур.

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

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

Теплонасосы системы грунт-вода

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

При укладке соблюдают следующие правила:

Трубы монтируют ниже точки промерзания, на 30-50 см. В целом, потребуется снять слой земли, в зависимости от региона, от 1,3-2 м.
Между трубами оставляют шаг в 1 м.
Сверху уложенного контура запрещается сажать деревья и растения с мощной корневой системой, способной со временем деформировать трубу.
Прежде чем приступить к вертикальных и наклонных скважин, требуется получить разрешение.

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

Для общественных зданий выбирают теплонасос с функцией охлаждения воды в бассейне. Автоматика будет поддерживать стабильную оптимальную температуру, не допуская перегрева.

Тепловые насосы типа воздух-вода

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

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

Как подобрать для бассейна теплонасос

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

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

Как рассчитать мощность теплонасоса для бассейна

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

Определить общую отапливаемую площадь. Для примера, возьмем коэффициент, равный 200 м².
Уточнить параметры чаши, требуемую температуру нагрева воды, соответственно 3 м и 23°С.
Произвести расчеты – для нагрева воды в бассейне с указанными параметрами, потребуется теплонасос на 10 кВт. Открытый бассейн с системой теплового насоса с такими же показателями, потребует использования станции на 86 кВт.

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

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

Еще один способ подобрать подходящую производительность теплонасоса, обратить внимание на техническую документацию. Обычно, производители указывают предполагаемый объем обслуживаемого бассейна.

Какой фирмы тепловой насос выбрать для бассейна

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

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

Fairland – компания Логотек делает акцент на изготовлении воздушных тепловых насосов. В серии представлены модели, отличающиеся компактными размерами и высокой производительностью. Преимуществами устройства являются титановый теплообменник, встроенная защита от запуска при низких температурах. Все теплонасосы Fairland снабжены чувствительной автоматикой, существенно улучшающей комфорт управления и облегчающей эксплуатацию. Производительность от 6 до 16 кВт.
Azuro – теплонасосы, отличающиеся улучшенной системой безопасности, предотвращающей несчастные случаи при нагреве воды. Модель отличают хорошие теплотехнические характеристики и производительность. Изготавливает теплонасосы Azuro, чешское предприятие Mountfield, специализирующееся на производстве бассейнов и всех необходимых аксессуаров. Главным достоинством продукции является более низкая стоимость (по сравнению с аналогами других производителей).
Brilix – еще один продукт отечественного производителя, компании «Нивей». Теплонасосы работают на нагрев и при необходимости охлаждение воды. Переключение выполняется в автоматическом режиме. Продукция отличается высокой надежностью и производительностью. Тепловые насосы Brilix предназначены для бытового и промышленного применения.
Zodiac – компания, предлагающая один из самых больших ассортиментов тепловых насосов, предназначенных для обогрева бассейнов. Все оборудование имеет высокий показатель СОР, низкий уровень шума и усиленные функции безопасности. Модели Zodiac предназначены для нагрева воды, как самых маленьких бытовых бассейнов, так и больших общественных комплексов. Максимальная производительность 80 кВт.

Стоимость теплового насоса для обогрева бассейна

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

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

Чем выгоднее обогревать бассейн – газовым котлом или тепловым насосом

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

Зависимость от атмосферных условий. Тепловой насос воздушного типа нагреет бассейн при температуре до -15°С. При этом, эффективность нагрева существенно падает после достижения отрицательной отметки. По этой причине, большинство моделей воздух-вода, оснащаются электрическим тэном, для компенсации недостатка в тепловой энергии. Геотермальные установки работают при любой температуре, также как и газовые агрегаты.
Экономичность – теплонасос, в данном отношении не имеет конкуренции. Максимальная теплоотдача газового котла оставляет 95-105%, при условии, что агрегат конденсационного типа. На практике это означает, что каждый киловатт выработанной энергии, при сжигании газа, дал 0,95-1,05 кВт тепла.
Эффективность насосов определяется по СОР. Коэффициент теплоотдачи, у разных моделей составляет 5-8 ед. Соответственно, каждый кВт затраченной электроэнергии, производит 5-8 кВт тепла. Экономическая разница между тепловым насосом и газовым котлом, при обогреве бассейна, очевидна, если учесть, что, несмотря на огромные первоначальные вложения, требуется всего несколько лет, чтобы полностью окупить установку.
Возможность круглогодичного использования. Если воздушные теплонасосы способны работать только при температуре до -15°С, то геотермальное оборудование достаточно хорошо себя чувствует и при -32°С.
Контур, который является главным источником отбора тепловой энергии, укладывают ниже точки промерзания, поэтому, на работе станции, понижение температуры никак не отражается. Газовый котел также абсолютно нечувствителен к погодным изменениям.

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

Тепловые насосы – это, безусловно, одно из лучших изобретений в области систем отопления. Оно буквально дает возможность добывать фактически бесплатную энергию прямо из воздуха, а также из земли или воды. Если использовать тепловой насос для бассейна, затраты на подогрев воды можно существенно сократить.

Мы расскажем, как выбрать оптимальную модель использования “зеленой” энергии для выработки подогревающего воду тепла. В представленной к ознакомлению статье детально изложен принцип действия системы. У нас вы узнаете, как смонтировать агрегат, как его грамотно эксплуатировать в бытовых условиях.

Энергия есть везде, даже в тех объектах, которые кажутся нам исключительно холодными. Просто эта энергия имеет низкий потенциал. Тепловые насосы позволяют извлечь ее из окружающей среды и преобразовать в энергию с высоким потенциалом. В таком состоянии можно использовать для обогрева.

Тепловые насосы, впрочем, как и холодильников, работают по принципу Карно. Холодильник перемещает тепловую энергию из камеры в окружающее пространство, чтобы создать эффект охлаждения, то тепловой насос работает в обратном направлении.

Галерея изображений

Такая система состоит из двух основных частей – наружной и внутренней, между ними находятся компрессор и испаритель. Итак, теплоноситель циркулирует по системе труб, которые находятся снаружи. При этом он поглощает энергию, рассеянную в толще земли, в воде или в воздухе, зависит от типа насоса.

Затем теплоноситель проходит через камеру испарителя, заполненного хладагентом (обычно – фреоном). Хладагент закипает при очень низкой температуре. Нагреваясь при контакте с тепловой энергией низкого потенциала, он переходит в газообразное состояние и поступает в компрессор.

Если стоимость теплового насоса заводского производства покажется “заоблачно” высокой, его можно . Как сооружается агрегат из практически бросовых исходных материалов, изложено в рекомендуемой нами статье.

Особенности монтажа устройства

Порядок подключения теплового насоса для бассейна зависит от особенностей конкретной модели. Поэтому перед началом работ следует внимательно изучить инструкцию изготовителя и точно соблюсти изложенные в ней требования и рекомендации. Обычно промышленные модели поставляются уже в собранном виде и с набором необходимых для установки комплектующих.

Схема функционирования теплового насоса, подключенного к бассейну:
1 – Тепловой насос для бассейна
2 – Дистанционное устройство управления
3 – Чистая вода для бассейна
4 – Циркуляционный насос
5 – Байпас (обводной канал) и регулировочные клапаны
6 – Труба подачи воды из бассейна
7 – Фильтр

В ходе подключения понадобится установить пару труб, а также обеспечить электропитание. В систему обслуживания бассейна нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он располагался после системы фильтрации и перед хлоратором.

Как показано на этой схеме, тепловой насос следует подключать после фильтра для воды, но перед устройством для ее хлорирования

Очень важно правильно выбрать место для установки оборудования. Обычно представляет собой агрегат внушительных размеров, напоминающий наружный блок сплит-системы кондиционера.

Для установки воздушного теплового насоса необходимо выбрать достаточно просторное место, которое следует защитить от воздействия внешних факторов, например, с помощью навеса

Место для установки такого оборудования должно соответствовать следующим требованиям:

хорошая вентиляция;
отсутствие препятствия для передвижения воздушных масс;
удаленность от открытого огня и других источников тепла;
защита от воздействия внешних факторов окружающей среды: осадки, падающий сверху мусор и т.п.;
доступность для технического обслуживания и необходимого ремонта.

Чаще всего тепловой насос устанавливают под навесом. Ради дополнительной защиты можно установить пару боковых стен, однако они никак не должны препятствовать воздушному потоку, который нагнетается вентиляторами.

Насос монтируют на металлической раме, основание должно быть строго горизонтальным. Это позволит минимизировать такие проблемы как вибрация и шум при работе прибора, а также защитит устройство от поломок.

Воздушный тепловой насос следует устанавливать на прочном и строго горизонтальном основании. Это позволит снизить вибрацию при его работе и уменьшить количество шума

При монтаже теплового насоса и подключении его к системе важно убедиться, что все его элементы чистые. Не помешает проверить и внутреннюю поверхность труб, с помощью которых осуществляется подключение.

Все места соединения труб, по которым циркулирует вода, должны быть тщательно загерметизированы и проверены на наличие протечек. Чтобы вибрация от теплового насоса во время его работы не передавалась остальной системе, имеет смысл рассмотреть вариант подключения с использованием гибких шлангов.

Особого внимания потребует обеспечение электропитания теплового насоса. Оно должно полностью соответствовать правилам установки электрического оборудования с учетом всех требований пожарной безопасности.

Рядом с бассейном обычно сохраняется высокий уровень влажности, и вероятность контакта электрооборудования с водой существенно возрастает. Поэтому необходимо тщательно заизолировать все места электрических контактов, дополнительно защитив их от возможного контакта с влагой.

В схему подключения теплового насоса к электропитанию в обязательном порядке необходимо включить автоматические выключатели, которые снабжены датчиками, реагирующими на повышение температуры. Понадобятся также устройства защиты, которые предотвратят утечку тока.

Все токопроводящие узлы следует в обязательном порядке заземлить. Для подключения кабелей, как силовых, так и контрольных, понадобятся специальные клеммники. В инструкции производителя обычно указано необходимое сечение электрокабелей, через которые можно выполнять подключение оборудования к электропитанию.

Этих данных необходимо придерживаться. Сечение кабеля может быть больше рекомендованного, но никак не меньше.

Установка теплового насоса для подогрева воды в бассейне производится в соответствии с рекомендациями производителя. Обычно его устанавливают после системы очистки воды, но перед устройством хлорирования, если оно имеется

Самодельный тепловой насос – реально ли?

Если изготовить тепловой насос самостоятельно, можно значительно сэкономить, но эффективность таких устройств несколько ниже, чем у моделей промышленного изготовления. Сначала изготавливают отдельные элементы насоса, затем их соединяют в общую систему. Испаритель можно сделать из большого пластикового бака. Внутри устанавливают медный змеевик.

Для изготовления змеевика трубу из меди можно аккуратно намотать на газовый баллон или другой подходящий цилиндрический предмет, чтобы придать ей нужную форму. Таким же образом делают еще один змеевик – для испарителя. Этот элемент помещают внутри еще одного бака, на этот раз металлического, понадобятся сварочные работы.

Компрессор просто покупают или снимают с другого устройства, например, со сломанного кондиционера. Когда эти три устройства готовы, их соединяют в общую систему. Затем компрессор заправляют хладагентом. Остается соединить испаритель с вентилятором, который нагнетает воздух, а конденсатор – к системе подогрева воды в бассейне.

Значительно сложнее в устройстве . Для его сооружения требуется наличие рядом с участком реки или естественного водоема, если их нет, то бурят скважины. Однако если получать энергию из воздуха невозможно по техническим причинам, этот вариант также будет полезен.

Тепловой насос – удобный, эффективный и экологичный способ обогрева бассейна. При правильной эксплуатации стоимость модели окупится очень быстро, а грамотный монтаж существенно увеличит срок службы устройства.

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);

Виды источников 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.

Использование тепла сточных вод

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.

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%.

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

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

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).

Пожалуй лучшем на сегодняшний день решением для подогрева воды в бассейне является использование теплового насоса. Различают два основных вида тепловых насосов: и . Основным приемуществом использования теплового насоса для подогрева воды в бассейне является высокий КПД, который может достигать 8,5. Что означает, что из 1 кВт затраченной электроэнергии мы можем получить до 8 кВт тепловой энергии, что на сегодняшний день дешевле чем подогрев воды в бассейне электрическим котлом или даже газом. При этом тепловой насос весьма надежен и долговечен в работе. Не требует обслуживания.

Новые технологии все больше завоевывают популярность своей экономичностью при использовании электроэнергии для обогрева воды или воздуха. Всем известная сплит-ситстема – не что иное, как тепловой насос воздух-воздух. Тепловые насосы для бассейнов имеют встроенный теплообменник и работают по системе воздух-вода. То есть они внешним блоком охлаждают окружающий воздух, а внутренним – нагревают воду в сборном бассейне. При этом тепловой насос для бассейна имеет КПД от 3,5 до 8,5, что зависит от температуры наружного воздуха из которого мы забираем тепло – потребляют к примеру 1,5 кВт, а на выходе теплообменника имеют от 6 кВт до 12,75 кВт тепла при использовании воздушного теплового насоса, а при использовании тепла земли (геотермальный тепловой насос) мы имеем средний круглогодичный коэффициент преобразования 5,0-5,5 к примеру 1,5 кВт, а на выходе теплообменника имеют от 7,5 кВт до 8,25 кВт.

К тому же он может работать также и на охлаждение бассейна, т.е. полноценно поддерживать установленную температуру воды независимо от температуры окружающей среды.

Современные энергосберегающие технологии все больше внедряются в нашу жизнь благодаря своей экономичности при использовании электроэнергии для обогрева. Широко применяемые сплит-ситстемы не что иное, как тепловой насос воздух-воздух. Для обогрева бассейнов используют тепловой насос, который имеет встроенный теплообменник и работает по принципу воздух-вода. То есть он внешним блоком охлаждает окружающий воздух, а внутренним – нагревают воду в бассейне. Тепловой насос для бассейна имеет КПД от 3,2 до 4,3 – потребляют, к примеру, 1,2 кВт, а на выходе теплообменника имеют 5 кВт тепла.
Так же тепловой насос может работать и как охладитель бассейна, что очень важно в жаркую погоду или для купелей в сауне.

Тепловые насосы предназначены для нагрева воды бассейна, используя тепло окружающей среды, то есть воздуха. Такие насосы является "палочкой-выручалочкой" для владельцев бассейнов, в тех случаях, когда нет возможности осуществлять подогрев воды при помощи проточного электрического нагревателя или водяного теплообменника.

Основными элементами теплового насоса являются: вентилятор, конденсатор, компрессор, теплообменник и блок управления.

Тепловые насосы NIBE могут использоваться, для нагрева воды в бассейнах. В тепловые насосах NIBE применяется теплообменник, который не подвергается коррозии даже под действием хим.реагентов, содержащихся в воде бассейна (прежде всего хлор). Автоматика тепловых насосов NIBE укомплектована микропроцессорной системой управления, позволяющей регулировать и оптимизировать рабочие параметры.

Тепловой насос NIBE устанавливается на улице недалеко от бассейна и к нему подсоединяют две трубы (подача и обратка) от системы фильтрации бассейна. Подключается тепловой насос в систему фильтрации бассейна после фильтра, но до станции дозирования (если она есть). Тепловые насосы для подогрева воды бассейнов можно устанавливать на все виды бассейнов в том числе и сборные каркасные бассейны. Тепловые насосы NIBE достаточно просты в монтаже и пусконаладке: после подключения к электропитанию и соединения с контуром воды бассейна тепловые насосы готовы к работе. Минимальная рабочая температура наружного воздуха для базовых моделей равна +7°С. Для моделей с расширенным температурным диапазоном минимальная температура равна -15°С.

Вы можете не только купить у нас тепловой насос для бассейна, но и заказать его монтаж. Компания ПромЭлектроАвтоматика занимается продажей оборудования и монтажом уже более 5 лет.