Тепловые потери бассейна расчет. Температура и комфорт:о системах подогрева воды в бассейнах. Поступления явного тепла

21.05.201927.05.2017

Рис. 5.1. Зависимость коэффициента инсоляции от расстояния до окна. Коэффициент инсоляции равен угловом у соотношению между поверхностью тела и окна и прямо пропорционален теплоотдаче окна

Рис. 5.2. Теплоотдача человека в зависимости от температуры воздуха. Чем ближе температура воздуха к температуре человеческого тела, тем больше доля испарений в суммарной теплоотдаче

Рис, 5.3. Граница ощущения духоты человеком

ру воздуха в ночное время, так как из-за роста испарений повышается расход энергии;

скорость движения воздуха 0,15-0,3 м/с. При больших скоростях в рабочей зоне возможны сквозняки;

относительная влажность воздуха в помещении 50-60% (макс. 70%). При более высокой влажности воздуха возникает ощущение духоты, а также опасность образования конденсата на ограждающих конструкциях;

температура поверхности стен и покрытий макс. 10 К, лучше на 3-5 К ниже температуры воздуха. Такие характеристики достигаются за счет хорошей теплоизоляции(К < 0,65). При более низких значениях температуры стен покрытия возникают большие теплопотери за счет теплоизлучения тела (ощущение сквозняка) и образуется конденсат на строительных элементах.

В открытых бассейнах подвижность людей обычно выше, чем в крытых. Отсюда следует, что температура воздуха здесь часто ниже, а температура излучения -выше, но во всяком случае при наличии солнечной инсоляции. К этому следует добавить благотворное воздействие свежего воздуха, что сохраняет комфортность ощущений также и при более низких температурах и высоких скоростях движения воздуха.

Поэтому температура в открытом бассейне обычно ниже, чем в крытом, и составляет 21-25°С. Для улучшения микроклимата и создания дополнительного комфорта, особенно при длительном купальном сезоне или пользовании бассейном в зимнее время рекомендуется осуществлять подогрев пола или лучистое отопление обходной дорожки и подходов к ванне бассейна с помощью электрических инфракрасных излучателей; ванну и подходы

к ней по возможности следует защитить от ветра, а при наличии покрытия-установить теплоизлучатели над ванной.

Отопление требуется прежде всего в переходные месяцы (апрель, май, сентябрь и октябрь), причем длительность купального сезона принимается равной 6 мес-с середины апреля до середины октября.

Поскольку имеет место значительный теплообмен между поверхностью воды и окружающим воздухом, открытые бассейны следует размещать с учетом защиты от ветра (рис. 5.6). При круглогодичной эксплуатации бассейна рекомендуется устраивать покрытие с механическим приводом, что позволяет значительно снизить теплопотери и довести эксплуатационные затраты до уровня, сравнимого с летним периодом.

Отрытый бассейн без отопления обычно пригоден лишь для кратковременной эксплуатации, так как наблюдаются постоянные теплопотери (особенно ночью).


ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА РАВНА ТЕМПЕРАТУРЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Теплопотери открытого бассейна включают сле-
дующие составляющие:
1. Потери тепла из-за испарения воды с поверх-
ности ванны и нагрева подпиточной воды.
2. Потери тепла из-за естественной конвекции,
когда температура воздуха ниже температуры воды.
3. Потери тепла вместе с водой, переливающей-
ся через края ванны и разбрызгиваемой при выходе
людей из ванны.
4. Потери тепла за счет излучения в окружаю-
щую среду в ночное время.
5. Потери тепла при первичном подогреве воды.
6. Потери тепла в грунт, примыкающий к ванне,
и окружающий воздух.
7. Потери тепла при заполнении ванны теплой
водой для промывки фильтров.
Потери тепла по п.			3 примерно равны поступле-
нию тепла от тел пловцов, а потери тепла по п. 6
для ванн, заглубленных в грунт, принимают во
внимание только при первоначальном подогреве,
когда примыкающие элементы нагреваются до тем-
пературы воды и в дальнейшем практически аккуму-
	полученную теплоту.
Известны уравнения, по которым можно рассчи-
тать величину всех составляющих теплопотерь от-
	бассейна (табл.
Необходимо отметить, что в применявшихся до
настоящего времени уравнениях для расчета тепло-
	на испарение			учитывали процессы на

		что снижало точность			получаемых

Рис. 5.5. Субъективное ощущение температуры: при высоких скоростях движения воздуха он кажется более холодным, чем на самом деле

Рис. 5.4. Оптимальная термическая комфортность раздетых людей при тепловой мощности 60 Вт

результатов. Средняя температура воздуха в летнее полугодие принималась равной 10°С, в то время как фактически эта величина составляет 14-14,5°С, а расчетная скорость движения воздуха над ванной 1-4 м/с не соответствует фактической скорости движения воздуха непосредственно над поверхностью воды, которая значительно ниже. Излучение ванны бассейна должно всегда рассматриваться совместно со встречным излучением атмосферы.

Температура воды в ванне бассейна фактически превышает заданное значение на величину 4К из-за солнечной инсоляции (рис. 5.7).

Сильное солнечное облучение предполагает наличие ясного неба, однако обычно встречное излучение атмосферы весьма незначительно, а излучение ванны, особенно ночью, значительно выше, чем излучение атмосферы при облачной погоде. В связи с этим для расчета рекомендуется принимать для всего сезона постоянную величину солнечной инсоляции, имея в виду, что чем сильнее инсоляция, тем выше температура воды и больше излучение ванны бассейна.

Глубина воды в ванне бассейна не оказывает существенного влияния на энергобаланс и выступает только в качестве характеристики объема. От площади поверхности воды зависит соотношение между снижением температуры и теплопотерями каждой ванны, причем мелкий бассейн остывает и нагревается быстрее, чем глубокий, при одинаковых величинах потерь и поступлений тепла.

Таблица 5.2

Количество тепла на 1 м2 поверхности воды для выравнивания снижения температуры на 1 К для ванн с различной глубиной приведено в табл. 5.3.

Теплопотери открытых бассейнов со стенками я грунте в летнее время обычно можно не учитывать, так как грунт плохо проводит тепло и аккуму-

КВТ-Ч/ДЕНЬ

Рис. 5.6. Теплопотери с поверхности ванны при купальном сезоне длительностью 5 мес

лирует теплоту, полученную при первичном подогреве. Теплопотери в грунт практически весьма невелики по сравнению с другими видами теплопотерь. Иная картина имеет место в зимнее время для ванн со свободно стоящими стенками и крытых бассейнов.

Теплопотери ванн со свободно стоящими стенками при средней температуре воздуха 14°С в летнее полугодие приведены в табл. 5.4. Максимальные значения составляют 150% от приведенных.

Теплоизоляция толщиной в 1 см снижает теплопотери на 80%. Дополнительные теплопотери стенки составляют лишь 15,5 кВт ч/дн, что соответствует 0,55 кВт-ч/(м2 дн) на 1м поверхности воды и 0,37 К снижения температуры.

Теплоизоляцию бетонных стенок ванны целесообразно выполнять с наружной стороны. В сборных ваннах рекомендуется выкладывать жесткие теплоизоляционные маты между пленкой и наружной оболочкой стенки ванны.

Исследования показали, что применение темных плиток для облицовки ванн значительно повышает

Рис. 5.7. Распределение температур и тепловой баланс плавательного бассейна глубиной 1,5 м с температурой воды 23 С

абсорбцию солнечного излучения. Средние изменения величины поглощения солнечной инсоляции при изменении цвета облицовочной плитки ванн приведены в табл. 5.5.

Полноценная эксплуатация бассейнов в зимнее время требует больших энергозатрат. Поэтому для открытых бассейнов рекомендуется зимой использовать укрытия.

В отличие от летнего сезона зимой оказывает влияние теплоотдача в прилегающий грунт. Ежедневные теплопотери в открытом бассейне ванны размером 4 х 8 х 1,5 м на 1 м 2 воды приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Уже при толщине пеноматериала в 1 см коэффициент к становится равным 2,5 Вт/ (м2 К) и достигается экономия более 25%.

При циркулярном цикле продолжительностью 8 ч и длительности промывки 5 мин теряется около 1% емкости ванны для промывки одного песчаного фильтра. При глубине ванны 1,5 м и разности температур между водой в ванне и свежей водой 13 К потери тепла на каждую промывку составляют 0,23 кВт ч/м2 (203 ккал/м2 ).

В индивидуальных бассейнах, где промывка фильтров осуществляется не чаще одного раза в неделю, теплопотерями на промывку можно пренебречь, а в бассейнах гостиниц, где требуется ежедневная промывка фильтров, с этим фактором приходится считаться. В общественных бассейнах, к которым относятся и гостиничные, в соответствии с нормами требуется добавка свежей воды в количестве 30 л на одного купающегося, что приводит к теплопотерям на подогрев свежей воды в размере около 0,45 кВт ч/(м2 дн) .

Существенный элемент теплопотерь открытых бассейнов - испарение - в значительной мере зависит от температуры воздуха. При низких температурах в ночное время испарение воды значительно выше, чем при более высоких дневных температурах.

Таким образом, в открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство укрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает теплопотери за счет конвекции. С помощью установки укрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80%

(рис. 5.8). При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляция укрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным укрытием. Для использования солнечной радиации укрытие следует снять в дневное время. С поверхности укрытия должна быть удалена вода (отверстия, перфорация и т.д.), так как скопление дождевой воды на поверхности укрытий способствует потерям тепла при испарении.

Укрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над ванной и в дневное время, когда не пользуются бассейном. Такое укрытие из светопрозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей по

Равнению с открытой ванной. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой зоды 23°С без дополнительного отопления.

При определении стоимости отопления открытых бассейнов существенное значение имеет средний

расход тепла, который может приниматься по табл. 5.7 в зависимости от сезона года и температуры воды.

Для расчета затрат на отопление необходимо расход тепла умножить на стоимость 1 кВт-ч.

Долгое время открытые бассейны обогревались от системы домового отопления с использованием противоточного теплообменника. Однако в последние годы появилось много новых вариантов обогрева ванн с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью:

обогрев ванн от отопительного котла; прямоточные топливные нагреватели; прямоточные нагреватели с электроприводом; тепловые насосы; обогрев ванн с помощью солнечных коллек-

Во всех системах вода подогревается до поступления в ванну бассейна. Прямые системы обогрева

с помощью труб, расположенных непосредственно

в ванне, или электронагрев облицовочных плиток не нашли применения но гигиеническим и экономическим соображениям.

ОБОГРЕВ ВАННЫ ОТ КОТЕЛЬНОЙ

Обогрев открытого бассейна обычно осуществляется путем подключения к домовой системе отопления. В летнее время, когда отопление помещений дома отключено, мощность котла используется неполностью, что сильно снижает эффективность его работы (рис. 5.9).

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА

Для расчета системы отопления можно исходить из того, что она должна эксплуатироваться 24 ч в сутки. Поэтому минимальная мощность противоточного аппарата должна равняться частному от деления максимальных ежедневных потерь тепла на 24 ч. Время на первичный разогрев определяется как произведение площади ванны на прирост температуры воды и удельное теплопотребление, деленное на мощность противоточного аппарата.

Рис. 5.9. Коэффициент полезного действия системы горячего водоснабжения в зависимости от нагрузки. При незначительной нагрузке КПД очень низок

ПРЯМОТОЧНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ НАГРЕВАТЕЛИ

Применяются следующие нагревательные агрегаты:

передвижные нагреватели, работающие на нефтяном жидком топливе; обычно они имеют собственный водяной насос или подключаются в циркуляционную линию после фильтров. Их мощность

прямоточные нагреватели, работающие на пропане, с встроенным фильтром или без него (в последнем случае с циркулярным насосом). Их мощность составляет 37 кВт (32 000 ккал/ч). Расход пропана около 3,2 кг/ч. Коэффициент полезного действия около 80% (рис. 5.10);

стандартные газовые водонагреватели мощностью 17,5 кВт (15 000 ккал/ч), 23 и 28 кВт. Подключаются в циркуляционную линию за фильтром насоса. Система регулируется количеством пропускаемой воды. Термостат связан с насосом или смесителем; при недостатке воды отключается подача газа. Требуется ежегодная очистка внутренних элементов. Коэффициент полезного действия около 80%.

Рис. 5.10. Прямоточный газовый нагреватель для обогрева открытого бассейна

1-прямоточный газовый нагреватель; 2-регулирующее устройство; 3-термометр; 4-фильтр; 5-обратный клапан; 6-на- сос; 7-выпуск воды

ПРЯМОТОЧНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛИ

Эти приборы выпускаются специально для подогрева воды в бассейнах (рис. 5.11) и оборудованы регуляторами температуры. Обычно электрические нагреватели включаются в электросеть. Применяются нагреватели мощностью 9 кВт, встроенные

в систему. Их можно устанавливать в основной линии (фильтрующее устройство - впускные отверстия) или в дополнительной ветви. Для установки

в ванне используют нагреватели мощностью 18 кВт.

Мощность прямоточного электронагревателя равна максимальным суточным теплопотерям, деленным на длительность работы.

Рис. 5.11. Прямоточный электронагреватель для открытых бассейнов

1-ограничитель; 2-регу- лятор; 3-крышка; 4- датчик ограничителя; 5- нагревательный фланец; б-отбойный щиток; 7- датчик регулятора; 8-уг- ловое соединение; 9 - монтажный элемент; 10предохранитель; 11 - шайба из тефлона; 12-вы- пуск; 13-труба; 14трубчатый нагреватель; 15 -подача

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ОТКРЫТЫХ БАССЕЙНОВ

При использовании тепловых насосов получают определенное количество тепла. Отношение затраченной энергии к полезному теплу, так называемый коэффициент производительности, зависит от разности температур на обеих сторонах теплового насоса (испаритель конденсатор); при увеличении разности температур коэффициент производительности снижается. Разность температур между испарителем и конденсатором в свою очередь зависит с одной стороны от разности температур между поглощающей средой и теплопотребителем, а с дру- гой-от требуемой разности температур для передачи тепла от среды испарителю и от конденсатора к потребителю. В последнем случае существенную роль играют вид поглощающей среды и размер передаточных поверхностей: при больших поверхностях тепловой напор меньше, а коэффициент производительности выше.

Рис. 5.12. Разрез системы солнечного отопления с естественной циркуляцией. Для регулировки необходим циркуляционный насос

/ - солнечная радиация

ОТОПЛЕНИЕ ОТКРЫТЫХ БАССЕЙНОВ С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

В связи с относительно небольшой разностью температур между наружным воздухом и водой плавательного бассейна (10 К) коэффициент полезного действия солнечных коллекторов, используе-

мых для обогрева открытых бассейнов, в летнее время относительно благоприятен: каждые 1 м2 коллектора дает ежегодно от 3 (апрель) до 5 кВт (июль, август).

В летнее время рекомендуется применять простые солнечные коллекторы (в том числе из гибкого пластика). В зависимости от коррозионной стойкости, сопротивления течению, положения и размещения имеются следующие возможности подключения солнечных коллекторов:

к ванне бассейна с установкой фильтров;

к ванне бассейна с размещением коллектора на уровне ванны и естественным подъемом горячей воды в процессе эксплуатации (рис. 5.12), к ванне бассейна с собственным питающим насосом;

коллектор с собственным питающим насосом и теплопередачей с помощью противоточного теплообменника, установленного в циркуляционной линии фильтров.

Коллекторы, подключенные непосредственно к ванне бассейна, подвержены коррозии и должны выполняться из соответствующих материалов. В них также наблюдаются отложения извести. Поэтому их можно применять только там, где проведено умягчение воды.

Важным требованием является возможность ре- улирования температуры, так как только в дневное зремя тепло поступает от коллектора в ванну, а в ночное время коллектор может служить для охлаждения ванны. Регулирование температуры воды в бассейне достигается путем подключения до-

Рис. 5.13. Схема комбинированного отопления открытого бассейна (солнечный коллектор/обычное отопление)

1 -солнечная радиация; 2 -солнечный коллектор; 3 -обратный клапан; 4-фильтр; 5-насос; 6- задвижка; 7 - запорный клапан; 8-теплообменник системы отопления

мового отопления в качестве комбинированной системы (рис. 5.13).

Солнечные коллекторы в летнее время рекомендуется ориентировать на юг (юго-запад) под утлом 35° к горизонту. Однако применяются и горизонтальные, ориентированные на юго-восток и запад. Эффективность использования солнечных коллекторов в зимнее время определяется в каждом конкретном случае. Для большинства коллекторов требуется проведение дополнительных морозозащитных мероприятий.

Расчет солнечных коллекторов. Площадь солнечных коллекторов равна частному от деления максимальных суточных теплопотерь на тепловую мощность 1 м 2 коллектора в начале сезона.

Расчетная площадь коллектора может быть снижена при уменьшении расхода тепла за счет укрытия ванны или использования комбинированной системы отопления. Простейшим примером комбинированной системы может служить заполнение ванны бассейна подогретой водой, взятой из домовой системы горячего водоснабжения.

РАСХОД ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ КРЫТЫХ БАССЕЙНОВ

Затраты на отопление крытых бассейнов составляют существенную часть от эксплуатационных расходов (20-60%). Снижение этих затрат является задачей не только инженеров-сантехников, но и архитекторов и эксплуатационников.

ВОЗМОЖНОСТИ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА

При рассмотрении вопроса об экономии тепла следует исходить из теплового баланса бассейна (рис. 5.14) с учетом удельного веса отдельных составляющих расхода тепла (рис. 5.15).

Рис. 5.14. Тепловой баланс крытого бассейна

1 -душевая вода; 2- испарение; 3-вентиляция; 4-осушка; 5 теплопередача.

Рис. 5.15. Составляющие расхода тепла в индивидуальных и гостиничных крытых бассейнах

I - индивидуальный крытый бассейн; 2 - гостиничный крытый бассейн; 3 вентиляция; 4 -испарение; 5 - теплопередача; 6-свежая вода

ПОТЕРИ ТЕПЛА ЗА СЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ И ИСПАРЕНИЯ

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 -0,05-3 Вт"ч на 1 м3 воздуха.

Расход тепла кВт ч/м3 на первоначальный подо-

грев свежей воды составляет
	(Vw-Vf 1,163
G=OV-K,)U63 .
Это означает, что для того, чтобы нагреть свеже-
налитую воду с температурой			10°С до температуры
	требуемой	в бассейне		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 геплопотери 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 ск = 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.

Снижение температуры воздуха в помещении на 10% позволяет на столько же уменьшить тегшопотери от теплопередачи, однако при неизменной температуре воды возрастут испарения (табл. 5.8) и мощность вентиляционной системы, необходимой для осушения воздуха (табл. 5.9).

В табл. 5.8 дана ориентировочная величина испарений в крытом плавательном бассейне (фактические значения могут отличаться на величину в интервале от -20 до +50%).

В табл. 5.9 приведены ориентировочные значе-

Таблица 5.8

Таблица 5.9

пии зависит от аккумулирующей способности помещения по отношению к площади окон. Чтобы не возникало перегрева помещения солнечными лучами, рекомендуется применять регулируемые защитные устройства в зависимости от количества поступающей энергии (селеновыеэлементы или фотосопротивление) и регулировать степень обогрева отопительных приборов. Если солнце светит достаточно ярко, то при включении отопительных приборов должны автоматическизакрываться жалюзи на окнах.

РАСХОД ТЕПЛА НА ВЕНТИЛЯЦИЮ И ИСПАРЕНИЕ

На количество испаряющейся влаги влияют движение воды, температура и влажность воздуха в помещении, движение воздуха над ванной бассейна (рис. 5.16, 5.17) и у поверхности стен и окон, движение людей, конструкция желобов и уровень воды, температура приточного воздуха и размещение вентиляционного оборудования, расположение окон и их теплоизолирующая способность.

Обычно расход тепла на вентиляцию и испарение не выше, а часто даже значительно ниже, чем потери тепла степлопередачей. Однако количество факторов, влияющих на расход тепла, связанный с вентиляцией и испарением, весьма велико, что при неправильной эксплуатации может привести к увеличению теплопотерь до 300-400%. Для оценки могут использоваться фактические данные, где теплопотери на испарение составляют 0,7 кВт ч/кг воды.

тельная влажность воздуха 65%

Рис. 5.17. Схема деформации граничного слоя воздуха и переходных слоев при движении воздуха

ИСПАРЕНИЯ БАССЕЙНА ВО ВРЕМЯ ЕГО ПРОСТОЯ

Испарения из ванны бассейна в промежутках между его эксплуатацией значительно ниже, чем считалось ранее. При средней температуре воздуха 30°С и его влажности 70% испарения становятся весьма незначительными. По современным представлениям рекомендуемое ранее повышение температуры в зале бассейна в периоды его простоя нецелесообразно, так как длительное повышение температуры воздуха приводит и к повышению температуры воды, а возможность ее охлаждения во время купания до температуры, приял ной для человека, практически исключена. Рекомендуется установить в помещении влажность воздуха около 70% и тем самым практически приостановить испарения во время простоя бассейна.

Однако такая мера дает положительные результаты только в том случае, когда поверхность ванны находится в спокойном состоянии. Обдувание зеркала воды вентиляцией или холодным воздухом из окон снижает точку равновесия испарений, что приводит к их росту при более низкой влажности воздуха.

ИСПАРЕНИЯ БАССЕЙНА ВО ВРЕМЯ КУПАНИЯ

В период эксплуатации бассейна испарениясущественно возрастаюти поэтому суммарное количество испарающейся воды в значительной мере зависю от соотношения времени простоя к времени эксплуатации.

ОСУШЕНИЕ ВОЗДУХА

При обычном осушении воздуха путем воздухообмена и при использовании вторичного тепла существенное влияние оказывают температура н влажность воздуха в помещении. Например, при температуревоздуха в помещении 30°Си относительной влажности 60% расход тепла наиспарение составляет 1,3 кВт-ч на 1 кг воды (0,7 кВт-ч на испарение и 0,6 кВт ч на воздухообмен), а при температуре 28°С и относительной влажности 50% - 1,74 (0,7+ 1,04) кВтч. Расход тепла на воздух обмен растет в обратной зависимости от темпе туры и влажности воздуха в помещении.

Применение теплообменников вторичного теп позволяет снизить расход тепла, необходимого для воздухообмена, но не менее 0,7 кВт-ч на 1 кг исгц ряющейся влаги при теоретически 100%-ном ио

Пример расчета воздухообмена в помещении бассейна

Отправьте быструю заявку

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

Пример расчета

На конкретном примере рассчитаем воздухообмен для помещения бассейна.

Исходные данные:

Район строительства: Московская область.

Теплый период: tн = 26,3° С, iн = 54,7 кДж/кг, dн = 11,0 г/кг.
Холодный период: tн = -28° С, iн = -27,6 кДж/кг, dн = 0,35 г/кг.
Геометрические размеры и площадь ванны бассейна: 6 х 10 м = 60 м2.
Площадь обходных дорожек: 36 м2.
Размеры помещений: 10 х 12 м = 120 м2, высота 5 м.
Число пловцов: N = 10 человек.
Температура воды: tw = 26° С.
Температура воздуха рабочей зоны: tв = 27° С.
Температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения: ty = 28° С.
Тепловые потери помещения: 4680 Вт.

Расчет воздухообмена в теплый период года

Поступления явной теплоты

1. Поступления теплоты от освещения в холодный период года:

Qосв = Fпл × Е × qосв × ɲocв = 120 × 150 × 0,076 × 0,45 = 620 Вт

2. Поступления теплоты от солнечной радиации

Qc.p. = 2200 Вт.

3. Поступления теплоты от пловцов:

Qпл = qя × N (1 - 0,33) = 60 × 10 × 0,67 - 400 Вт, где коэффициент 0,33 - доля времени, проводимая пловцами в бассейне.

4. Поступления теплоты от обходных дорожек:

Qя.о.д = αо.д × Fо.д(tо.д - tв) = 10 × 36(31 - 27) = 1440 Вт, где αо.д = 10 Вт/(м2.°С) - коэффициент теплоотдачи обходных дорожек.

5. Потери теплоты на нагрев воды в ванне:

Qв = α × Fв (tв - tпов) = 4× 60(27 - 25) = 480 Вт, где α = 4,0 Вт/(м2.оС) - коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху.

tпов = tw - 1°С = 26 -1 = 25° С - температура поверхности воды.

6. Избытки явной теплоты (днем):

ΣQя = Qc.p. + Qпл + Qo.д - Qв = 2200 + 400 + 1440 - 480 = 3560 Вт.

Поступление влаги:

1. Влаговыделения от пловцов:

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

2. Поступление влаги с поверхности бассейна (кг/ч):

где А - коэффициент, учитывающий интенсификацию испарения с поверхно-сти воды при наличии купающихся по сравнению со спокойной поверхностью. Для оздоровительных плавательных бассейнов А = 1,5; F = 60 м2 - площадь зеркала воды; σисп - коэффициент испарения (кг/(м2.ч)),

σисп = 25 + 19× v, где v — подвижность воздуха над ванной бассейна, v = 0,1 м/с;

σисп = 25 + 19× 0,1 = 26,9 кг/(м2.ч);

dв = 13,0 г/кг при tв = 27° С и φв = 60%; dw = 20,8 г/кг при φ = 100% и tпов = tw - 1°С.

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

3. Поступление влаги с обходных дорожек.

Площадь смоченной части обходных дорожек составляет 0,45 от общей пло-щади дорожек. Количество испаряемой влаги (г/ч):

Wо.д = 6,1 (tв - tмт) × F,

Wо.д = 6,1(27 - 20,5) × 36× 0,45 = 650 г/ч.

4. Суммарное поступление влаги:

W = Wпл + Wб + Wо.д = 1,34 + 18,9 + 0,65 = 20,9 кг/ч.

Полная теплота:

1. ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6 ΣQя (кДж/ч), где

Qcкр.б = Wб× (2501,3 - 2,39× tпов) = 18,9 × (2501,3 - 2,39 × 25) = 46 140;
Qскр.од = Wо.д (2501,3 - 2,39 × tод) = 0,65(2501,3 - 2,39 × 31) = 1580;
Qскр.пл = N(qпол - qяв) × 3,6;
Qскр.пл = 0,67 × 10 × (197 - 60) × 3,6 = 3300;

ΣQп = 46 140 + 1580 + 3300 + 3.6 × 3560 = 63 800.

2. Тепловлажностное отношение:

Ha i-d-диаграмме на пересечении луча процесса Ԑ, построенного из точки В, и линии dн - const лежит точка П, а на пересечении луча Ԑ с изотермой ty = 28° С - точка У (рис. 1).

Параметры точек:

3. Воздухообмен, рассчитанный по влаговыделениям:

L = 4350 м3/ч.

4. Воздухообмен рассчитанный по полной теплоте:

5. Нормативный воздухообмен:

Lн=N × 80 м3/ч = 10 × 80 = 800 м3/ч = 960 кг/ч, что значительно меньше расчетного.

Наружный воздух в наиболее жаркое время дня должен быть охлажден в воз-духоохладителе до 25,6°С, чтобы не допустить возрастания температуры воздуха в бассейне до 30° С. В ночные часы температура наружного воздуха понижа-ется на 10,4° С (точка H1), поэтому необходим нагрев воздуха или утилизация теплоты.

Требуемое количество холода:

Qx = Gп (iн - iп) = 4100 (54 - 51) = 12 300 кДж/ч = 3,4 кВт.

Расчет воздухообмена в холодный период года

Относительная влажность φв = 50%, влагосодержание dв = 10,8 г/кг; осталь-ные параметры совпадают с параметрами теплого периода (вместо Qс.р. учиты-вают Qосв).

1. Поступления явной теплоты:

ΣQя = Qосв+ Qпл+ Qо.д + Qв = 620 + 400 + 1440 - 480 = 1980 Вт.

2. Поступления влаги:

от пловцов Wпл = 1340 г/ч (по ТП);

с поверхности бассейна

С обходных дорожек

Wо.д = 6,1 × (27 - 19) × 36 × 0,45 = 790 г/ч.

Общее поступление влаги:

W = Wпл + WБ + Wод = 1,34 + 24,2 + 0,79 = 26,3 кг/ч.

3. Полная теплота (кДж/ч):

ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6×ΣQя, где

Qcкр.б = 24,2 (2501,3 - 2,39 × 25) = 59 080 кДж/ч;
Qскр.од = 0,79 (2501,3 - 2,39 × 31) = 1920 кДж/ч;
Qскр.пл = 3300 кДж/ч (по ТП);

ΣQп = 59080 + 1920 + 3300 + 3,6 × 1980 = 71400 кДж/ч.

4. Тепловлажностное отношение:

5. Построение процесса и определение воздухообмена.

На i-d-диаграмме через точку В проводят луч процесса Ԑ. На пересечении луча с линией dн = const получают точку К

В холодный период применяют рециркуляцию воздуха.

Изменение влагосодержания в рабочей зоне в холодный период принято по теплому периоду:

Δdр.з = dв - dн = 13- 9,9 = 3,1 г/кг.

dсм = dв-Δdр.з = 10,8 - 3,1 = 7,7 г/кг.

На пересечении линий dсм и Ԑ лежит точка С, совпадающая с точкой П, ко-торая была получена в расчете для теплого периода.

На пересечении линий dy и Ԑ лежит точка У.

Параметры точек:

Точки	t, °С	J, кДж/кг	D, г/кг	φ, %
В	27	55	10,8	50
У	27,5	64	14,1	63
П, С	26,3	46	7,7	37
К	25	26	0,35	3
Н	-28	-27,3	0,35	84
МТ	19	55	14	100

Количество приточного наружного воздуха можно определить из материаль-ного баланса:

что больше нормативной величины Gн = 960 кг/ч. Следует предусмотреть ути-лизацию теплоты удаляемого воздуха.

Регулирование выполняется по температуре и относительной влажности в ра-бочей зоне бассейна.

Для комфортного самочувствия одетых людей (см. ниже 5.1) температура воздуха при относительной влажности воздуха 40-60% должна быть от 18 до 20°С, температура поверхности ограждающих конструкций - от 14 до 19°С, температура пола около 20°С. При этом допускается движение воздуха со скоростью до 0,3 м/с.

При более низкой температуре поверхности ограждающих конструкций (так называемая температура излучения) человек теряет большое количество тепла за счет излучения и даже при отсутствии движения воздуха возникает ощущение сквозняка. Требуемая температура поверхностей достигается за счет их хорошей теплоизоляции, применения воздушных тепловых завес или подогрева теплоизлучателями

Низкие температуры поверхности пола могут привести к простудным заболеваниям, особенно в тех случаях, когда верхние слои пола обладают высокой теплопроводностью. Избежать этого можно за счет хорошей теплоизоляции, применения теплых покрытий или подогрева полов; последнее мероприятие рекомендуется осуществлять только при большой площади полов и температуре воздуха в помещениях ниже 30сС. Температура поверхности пола, превышающая в обычных помещениях 24-25°С, а в крытых бассейнах 32-33°С, также вредна для здоровья людей.

Низкая влажность воздуха в помещении (особенно в зимнее время, когда наружный воздух содержит очень мало водяных паров) ведет к высыханию слизистой оболочки и увеличивает возможность простудных заболеваний. Высокая влажность воздуха снижает испарение через кожу и ограничивает регулирующие возможности организма (5.3) по поддержанию температуры тела на постоянном уровне (ощущение духоты).

При слишком высокой скорости движения воздуха возрастает доля тепла, отдаваемая телом за счет конвекции. В целом теплоотдача организма снижается (сужение кровеносных сосудов, в экстремальном случае «гусиная кожа») и наряду с охлажденными зонами возникают зоны перегрева, приводящие к ощущению сквозняка.

Температура воздуха в помещении, где находятся раздетые люди, должна составлять 26-30°С в зависимости от их подвижности: чем выше подвижность человека, тем больше тепла выделяет его тело.

В бассейнах температура воздуха должна на несколько градусов превышать температуру воды, так как при испарении влаги с водяной пленки, покрывающей тело человека после выхода из ванны бассейна, происходит отвод тепла и возникает ощущение холода при слишком низкой температуре воздуха в помещении (5.4, 5.5). Более высокой должна быть и температура поверхности ограждающих конструкций. При движении босиком отвод тепла через пол значительно возрастает, поэтому для обеспечения дополнительного комфорта в бассейнах с «холодными» покрытиями полов рекомендуется применять непосредственный подогрев пола или потолочное лучистое отопление и инфракрасные излучатели. Однако подогрев полов тоебуется лишь при температуре воздуха ниже 28°С или плохой теплоизоляции пола.

Температура воды, так же как и температура воздуха, зависит от возможной активности людей. При одинаковой температуре воды и воздуха охлаждение в воде происходит примерно в 20 раз быстрее, чем на воздухе. Поэтому в стандартных и крупных плавательных бассейнах с длиной дорожки 25-50 м достаточна температура воды около 22°С, а в учебных плавательных бассейнах с длиной дорожки 8-16 м температура воды должна быть 23-26°С. При использовании плавания в медицинских целях (для разгрузки позвоночника) температура воды должна превышать 26°С, а лучше всего равняться 28°С (при температуре ниже 25°С могут появиться судороги). В связи с этим в индивидуальных крытых бассейнах рекомендуется температура воды 24-28°С, а в ваннах бассейнов для маленьких детей-28~30°С.

В целом в индивидуальных крытых бассейнах должны быть следующие характеристики микроклимата:

температура воды 24-28°С;

температура воздуха на 2-3 К выше температуры воды (26-31°С). При более низких температурах воздуха возникают неприятные ощущения и опасность простуды. Более высокая температура воздуха снижает испарения из ванны и, следовательно, уменьшает расход тепла. Ощущение духоты возникает лишь при слишком высокой относительной влажности воздуха. Не следует снижать температуру воздуха в ночное время, так как из-за роста испарений повышается расход энергии;

скорость движения воздуха 0,15-0,3 м/с. При больших скоростях в рабочей зоне возможны сквозняки;

температура поверхности стен и покрытий макс. 10 К, лучше на 3-5 К ниже температуры воздуха. Такие характеристики достигаются за счет хорошей теплоизоляции (К < 0,65). При более низких значениях температуры стен покрытия возникают большие теплопотери за счет теплоизлучения тела (ощущение сквозняка) и образуется конденсат на строительных элементах.

Поскольку имеет место значительный теплообмен между поверхностью воды и окружающим воздухом, открытые бассейны следует размещать с учетом защиты от ветра (5.6). При круглогодичной эксплуатации бассейна рекомендуется устраивать покрытие с механическим приводом, что позволяет значительно снизить теплопотери и довести эксплуатационные затраты до уровня, сравнимого с летним периодом.

Теплопотери открытого бассейна включают следующие составляющие:

1. Потери тепла из-за испарения воды с поверхности ванны и нагрева подпиточной воды.

2. Потери тепла из-за естественной конвекции, когда температура воздуха ниже температуры воды.

3. Потери тепла вместе с водой, переливающейся через края ванны и разбрызгиваемой при выходе людей из ванны.

4. Потери тепла за счет излучения в окружающую среду в ночное время.

5. Потери тепла при первичном подогреве воды.

6. Потери тепла в грунт, примыкающий к ванне, и окружающий воздух.

7. Потери тепла при заполнении ванны теплой водой для промывки фильтров.

Потери тепла по п. 3 примерно равны поступлению тепла от тел пловцов, а потери тепла по п. 6 для ванн, заглубленных в грунт, принимают во внимание только при первоначальном подогреве, когда примыкающие элементы нагреваются до температуры воды и в дальнейшем практически аккумулируют полученную теплоту.

Известны уравнения, по которым можно рассчитать величину всех составляющих теплопотерь открытого бассейна

Необходимо отметить, что в применявшихся до настоящего времени уравнениях для расчета тепло-потерь на испарение не учитывали процессы на границе слоев, что снижало точность получаемых результатов. Средняя температура воздуха в летнее полугодие принималась равной 10°С, в то время как фактически эта величина составляет 14-14,5°С, а расчетная скорость движения воздуха над ванной 1-4 м/с не соответствует фактической скорости движения воздуха непосредственно над поверхностью воды, которая значительно ниже. Излучение ванны бассейна должно всегда рассматриваться совместно со встречным излучением атмосферы.

Температура воды в ванне бассейна фактически превышает заданное значение на величину 4К из-за солнечной инсоляции (5.7).

Теплопотери открытых бассейнов со стенками я грунте в летнее время обычно можно не учитывать, так как грунт плохо проводит тепло и аккумулирует теплоту, полученную при первичном подогреве. Теплопотери в грунт практически весьма невелики по сравнению с другими видами тепло-потерь. Иная картина имеет место в зимнее время для ванн со свободно стоящими стенками и крытых бассейнов.

Теплоизоляция толщиной в 1 см снижает теплопотери на 80%. Дополнительные теплопотери стенки составляют лишь 15,5 кВт ч/дн, что соответствует 0,55 кВт-ч/(м2дн) на 1м поверхности воды и 0,37 К снижения температуры.

Исследования показали, что применение темных плиток для облицовки ванн значительно повышает абсорбцию солнечного излучения.

В отличие от летнего сезона зимой оказывает влияние теплоотдача в прилегающий грунт.

При циркулярном цикле продолжительностью 8 ч и длительности промывки 5 мин теряется около 1% емкости ванны для промывки одного песчаного фильтра. П р и глубине ванны 1 , 5 м и разности температур между водой в ванне и свежей водой 13 К потери тепла на каждую промывку составляют 0,23 кВт ч/м2 (203 ккал/м2).

Таким образом, в открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство укрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает тепло-потери за счет конвекции. С помощью установки укрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80% расход тепла, который может приниматься по табл. 5.7 в зависимости от сезона года и температуры воды.

При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляция укрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным укрытием. Для использования солнечной радиации укрытие следует снять в дневное время. С поверхности укрытия должна быть удалена вода (отверстия, перфорация и т.д.), так как скопление дождевой воды на поверхности укрытий способствует потерям тепла при испарении.

Укрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над ванной и в дневное время, когда не пользуются бассейном. Такое укрытие из свето-прозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей по.равнению с открытой ванной. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой зоды 23°С без дополнительного отопления.

Для расчета затрат на отопление необходимо расход тепла умножить на стоимость 1 кВт-ч.

обогрев ванн от отопительного котла;

прямоточные топливные нагреватели;

прямоточные нагреватели с электроприводом;

тепловые насосы;

обогрев ванн с помощью солнечных коллекторов.

Во всех системах вода подогревается до поступления в ванну бассейна. Прямые системы обогрева с помощью труб, расположенных непосредственно в ванне, или электронагрев облицовочных плиток не нашли применения но гигиеническим и экономическим соображениям.

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

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

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

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

2.Теплообменники

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

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

Корпус теплообменника изготавливают из

композитного пластика,
нержавеющей стали,
титана.

Контур нагрева изготавливают из

нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
титана (для бассейнов с морской водой),
никеля,
купроникеля.

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

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

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

4. Электронагреватели

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

При выборе электронагревателя ориентиром является:

выходная мощность,
материал, из которого изготовлен корпус,
материал, из которого изготовлен ТЭН.

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

Особенности монтажа

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

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

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

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

покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
использование системы .

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Предназначен охлаждать или обогревать воду в плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

Устанавливается вне помещения.

Достоинства

Очень простое подключение - достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

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

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

Выводы:

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

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

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

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

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

t = 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.

Пример расчета.

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

t = 1.16 * 30 * 6 / 6, t = 34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Определение мощности водонагревателя

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

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

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

Qs = 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.)

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

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