Отопление и вентиляция

С наступлением весны появляется вопрос подогрева воды в бассейне. Особенно актуально это в гостиничных комплексах, которые имеют уличный бассейн. Не секрет, что любая гостиница нужна, прежде всего, для получения прибыли. Поэтому бассейн с подогретой водой позволяет такой гостинице увеличить курортный сезон, привлекая туристов дополнительным преимуществом.

Понятно, что бассейн без подогрева отличная штука, но не в май или сентябрь. В эти месяцы количество желающий искупаться в прохладной водичке, будет стремиться к нулю. Значит, чтобы привлечь туристов, воду в бассейне нужно подогреть.

Как нагреть воду в бассейне?

В Краснодарском крае популярностью пользуются способы нагрева воды с помощью:

• Солнечных вакуумных коллекторов или панелей;
• Термальной водой;
• Тепловыми насосами;
• Различными котлами (дизельными, твердотопливным);
• Теплосетями;
• Электричеством;

Давайте внимательно рассмотрим каждый способ, узнаем плюсы и минусы, выясним, чем же выгоднее всего греть воду в бассейне. Цель этой статьи научить вас тому, чтобы и вы разобрались и поняли логику, как считать и что считать.

В первую очередь это нужно для того, чтобы горе-мастера «не впарили » вам то, что работать не будет. И в нашей практике часто встречаются Заказчики, которым продали то солнечных коллекторов, то тепловых насосов, но либо эти решения не работают, либо работают плохо. Как правило, это все из-за того, что вообще никто ничего не считает.

Как договариваются Заказчик с Подрядчиком?

Диалоги между Заказчиком и такими Подрядчиками строятся примерно так:
Заказчик : надо сделать подогрев воды в бассейне.
Подрядчик : чем вам воду нагреть?
Заказчик : не знаю, а что вы можете предложить?
Подрядчик : давайте солнцем?
Заказчик : давайте. А сколько будет стоить?
Подрядчик : Один миллион.
Заказчик : Дорого. Как сделать дешевле?
Подрядчик : Есть вариант сделать за семьсот тысяч.
Заказчик : Делайте.

И никто не задает себе вопрос, а за счет чего произошло удешевление? Уменьшили коллекторную массу? Поставили коллекторы или панели похуже? А потом точно все будет работать и нагревать воду как нужно?

Читайте также:

Однажды мне наш Заказчик озвучил результаты переговоров с предыдущим потенциальным подрядчиком. Дескать, подрядчик пообещал заказчику сделать подогрев воды в бассейне с помощью солнечных вакуумных коллекторов, ну и заказчик начал вникать в технические моменты. Начал задавать вопросы по мощности и т.д. И вот выяснилось, что этот подрядчик имел ввиду такую систему нагрева воды, что если на улице температура 22-24°С, то все будет прекрасно греть.

Если температура воздуха 22-24°С, то воду вообще можно не подогревать. Это же логично . И нет никакого смысла ставить систему подогрева на пару градусов, это откровенная халтура.
Но, к сожалению, в России деятельность таких подрядчиков никак не регламентируется. И получается так, что Заказчик вместо решения своих проблем, оказывается втянут в какие-то эксперименты, за свой же счет.

Для того, чтобы получить максимальное понимание, давайте займемся расчетами .

Представим, что у нас есть обычный бассейн, глубиной 1,5 метра, поверхностью зеркала 100м². Объем воды в таком бассейне будет: 1,5 метра * 100 метров² получаем 150 метров кубических или 150м³.
Тепловые потери каждого бассейна считаются индивидуально , мы для простоты расчетов примем, что теплопотери 200 Вт/час с каждого квадратного метра поверхности бассейна. Поверхность бассейна у нас равнялась 100м², значит, теплопотери этого бассейна будут равны 20 000 Вт/час или 20 кВт/час. Следовательно, для того, чтобы нам возместить тепловые потери бассейна, нам нужен источник тепла, мощностью не менее 20 кВт/час.

1. Температура воды в бассейне

Несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя для бассейна.

2. Расчет времени работы теплообменника

Расчетам время работы теплообменника для нагрева бассейна. Воспользуемся эмпирической формулой (без учета потерь):

t = 1.16 * V * T / P где

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Воспользуйтесь калькулятором.

Пример.

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.

3. Определение необходимой мощности нагревателя

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

Qs = V*C*(tB – tK)/Za + Zu*S

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.)

Для примера, дано. Общественный бассейн в помещении объёмом 500 м3. Размер 25м х 11,4м = 285 м2. Время нагрева 72 часа. Требуемая температура 24С. Начальная 10С.

Воспользуйтесь калькулятором.

500000*1,163*(24-10)/72+180*285 Qs = 164 кВт

Каталог нагревателей.

Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Тип и место использования водонагревателя	Значение требуемой 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)
Солнечные батареи	Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Плавательные бассейны эксплуатируют обычно круглый год. Температура воды в ванне басcейна составляет tw = 26°C, а температура воздуха в рабочей зоне tв = 27°С при ?в = 65% в теплый.

Открытая поверхность воды, мокрые ходовые дорожки отдают в воздух помещения большое количество водяных паров.

Обычно большая площадь остекления создает условия для мощного потока солнечной радиации.

Расчет воздухообмена в теплый период желательно выполнять по параметрам Б и в холодный тоже по Б.

Помещение бассейна оборудуется системой водяного отопления, полностью снимающей тепловые потери помещения. Для предотвращения влаги на внутренней поверхности окон, отопительные приборы должны устанавливаться непрерывной цепочкой под окнами, с тем, чтобы внутренняя поверхность стекол была нагрета на 1-1,5°С выше температуры точки росы.

Температуру точки росы tт.р удобно вычислять по эмпирической формуле:

либо сканировать с J-d диаграммы. Для теплого периода tт.р = 18°С, для холодного tт.р = 16°С.

На затрачивается значительное количество тепла из воздуха помещения.

Температура поверхности воды на 1°С ниже температуры в ванне.

Подвижность воздуха в помещении бассейна должны составлять величину и быть уж ни как не выше V = 0,2 м/с по оси приточной струи у входа ее в рабочую зону.

Рис. 23.1

Конструктивно ванна бассейна окружена ходовыми дорожками с электро или теплоподогревом и температура их поверхности составляет tо.д = 31°С.

На конкретном примере рассчитаем бассейна.

Исходные данные.

Район строительства: Московская область.

Теплый период: tн = 28, 5°С Jн = 54 кДж/кг dн = 9,9 г/кг

Холодный период: tн = - 26°С Jн = - 25, 3 кДж/кг dн = 0,4 г/кг

Геометрические размеры и площадь ванны бассейна: 6х10 м = 60 м2

Площадь обходных дорожек: 36 м2

Размеры помещений: 10х12 м = 120 м2, высота 5 м.

Число пловцов: N = 10 человек.

Температура воды: tw = 26°C

Температура воздуха рабочей зоны: tв = 27°С

Температура воздуха удаляемого из верхней зоны помещения: tу = 28°С

Тепловые потери помещения: 4680 Вт.

Расчет воздухообмена в теплом периоде.

Поступления явного тепла.

1. Теплопоступления от освещения в холодный период года:

2. От солнечной радиации (подсчитано ранее) Qcр

3. От пловцов: Qпл =qя ·N (1-0,33)=60·10·0,67 = 400 Вт (23.3)

где 0,33 - доля времени, проводимая пловцами в бассейне.

4. От обходных дорожек:

Хд = 10 Вт/м2°С - коэффициент теплоотдачи обходных дорожек

5. Теплопотери на нагрев воды в ванне:

Q = 4,0 Вт/м2°С - коэффициент теплоотдачи явного тепла

tпов = tw - 1°C = 26 −1 = 25°C - температура поверхности (23.6)

6. Избытки явного тепла (днем):

Поступление влаги.

1. Влаговыделения от пловцов:

Wпл = q · N (1- 0,33) = 200 · 10(1- 0,33) = 1340 г/ч (23.8)

2. Поступление влаги с поверхности бассейна:

где А - опытный коэффициент, который учитывает интенсификацию с поверхности воды при наличии купающихся по сравнению со спокойной

поверхностью. Для оздоровительных плавательных бассейнов А = 1,5;

F = 60 м2 - площадь зеркала воды;

Коэффициент испарения кг/м2 ч

где V - подвижность воздуха над ванной бассейна, V = 0,1 м/с

dв = 13,0 г/кг при tв = 27°С и?в = 60%

dw =20,8 при? = 100% и tпов = tw - 1°C

Температура поверхности ванны: tпов = 26 - 1 = 25°С

Бассейн теряет теплоту при:

• испарении воды и нагреве подпиточной воды;
• естественной конвекции и излучении в окружающую среду;
• переливании через края и разбрызгивании при выходе людей из бассейна;
• первичном подогреве воды;
• заполнении бассейна теплой водой для промывки фильтров;
• теплопроводности от дна к грунту.

Потери тепла зависят также и от привычек пользователей бассейна.

В открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство накрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает теплопотери за счет конвекции. С помощью установки накрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80%. При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляционные свойства накрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30—40% по сравнению с теплоизолированным накрытием. Для использования солнечной радиации накрытие следует снять в дневное время. С поверхности накрытия должна быть удалена вода, так как скопление дождевой воды на поверхности накрытий способствует потерям тепла при испарении. Накрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над бассейном и в дневное время, когда бассейн не используется. Такое накрытие из светопрозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой воды 23°С без дополнительного отопления.

Крытые плавательные бассейны имеют три существенных отличия по сравнению с открытыми плавательными бассейнами:

1. Они используются преимущественно в зимний период, когда интенсивность солнечного излучения мала;
2. Уровень температуры в них существенно выше (26-30°C);
3. Часто есть необходимость в кондиционировании воздуха (по крайней мере, в общественных плавательных бассейнах).

Если глубина бассейна не превышает 1 м, то его дно и стены должны быть покрашены краской с высокой поглощательной способностью, а дно, кроме того, должно иметь шероховатую поверхность. Для промывки фильтров используется теплая вода (норма расхода на одну промывку - 0,9 м 3 на 1 м 2 поверхности бассейна). Теплоту промывочной воды необходимо утилизировать, установив после фильтров теплообменник.

При реализации всех указанных способов энергосбережения потребность в теплоте снижается до 260 кВт*ч/м 2 за сезон, что составляет всего 40% первоначального значения. При этом требуемая площадь солнечного коллектора уменьшается до 0,4 м 2 (вместо 1 м 2) на 1 м 2 площади поверхности воды в бассейне. Годовое теплопотребление бассейна составляет 700...800 МВт*ч, среднесуточная теплопроизводительность гелиоустановки за период май-сентябрь 2,5 кВт*ч/м 2 в день (максимум 6 кВт*ч/м 2) при площади поверхности воды 1500 м 2 , температура воды на входе в солнечный коллектор 20...27°C, а на выходе 24...36°C при расходе 10...90 м 3 /ч.

Вентиляционная установка крытого бассейна служит прежде всего для осушки воздуха. Осушка воздуха осуществляется за счет воздухообмена, т. е. замены внутреннего воздуха более сухим за счет подогрева наружного воздуха.
При испарении воды из ванны бассейна также расходуется тепло - в среднем 0,70 кВт ч (540 ккал) на 1 кг воды.
К потерям энергии на испарение также относится электроэнергия, расходуемая вентиляционной установкой - 0 , 0 5 - 3 В т " ч на 1 м3 воздуха.
Расход тепла кВт ч/м3 на первоначальный подогрев свежей воды составляет QG=O(VVw--KVf,))U1,1663.
Это означает, что для того, чтобы нагреть свеженалитую воду с температурой 10°С до температуры воды, требуемой в бассейне (27°С), необходимо 20 кВт ч, а для душевой воды с температурой 45°С-40 кВт-ч на 1 м3 воды.
При расчете расхода воды для принятия душа исходят из нормы 40 л на 1 чел. В индивидуальных бассейнах этот расход не намного превышает обычную норму, установленную для ванных комнат, и может не приниматься во внимание. В гостиничных бассейнах расход горячей воды при пользовании душами составляют 20-100% от расхода горячей воды в системе центрального отопления.
Расход тепла на теплопередачу прежде всего может быть снижен за счет совершенствования теплоизоляции ограждающих конструкций. Особенно надежную теплоизоляцию должны иметь участки, где установлены нагревательные приборы, имеющие более высокую температуру, чем воздух в помещении.
Весьма важное значение приобретают теплопотери через окна, уменьшение их площади может способствовать существенной экономии, однако снижает качество зала. Поэтому рекомендуется применять стекла с высокой теплоизолирующей способностью (трех- и четырехслойное остекление, а также двухслойное остекление типа «Термолюкс» с к = 1 , 4) , где выпадение конденсата возможно лишь при относительно низких температурах наружного воздуха (для стекол «Термолюкс » - минус 6°С) и, следовательно, не требуется специального обогрева окон. При этом не только упрощается вентиляционная система и снижается ее мощность, но и отпадают дополнительные потери тепла при обдуве окон горячим воздухом или их обогреве другими методами. Поверхности окон с к = 2 могут иметь потери тепла, равные нулю, или даже аккумулировать тепло. Существенный недостаток и опасность для окон имеет традиционное расположение отопительных приборов непосредственно под окнами. Тепловое излучение отопительных приборов , составляющее до 2/з теплоотдачи в зависимости от их конструкции, почти наполовину теряется.