Отопление и вентиляция в помещениях с плавательными бассейнами. Часть 3.
Долгое время открытые бассейны обогревались от системы домового отопления с использованием противоточного теплообменника. Однако, в последние годы появилось много новых вариантов обогрева чаш с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью:
1. Обогрев чаш от отопительного котла.
2. Прямоточные топливные нагреватели.
3. Прямоточные нагреватели с электроприводом.
4. Тепловые насосы.
5. Обогрев чаш с помощью солнечных коллекторов.
Во всех системах вода подогревается до поступления в чашу бассейна. Прямые системы обогрева с помощью труб, расположенных непосредственно в чаше, или электронагрев облицовочных плиток не нашли применения по гигиеническим и экономическим соображениям (низкий КПД, большие потери).
Перед выбором системы обогрева рекомендуется определить связанные с ними затраты. Для этого нужно знать средние теплопотери чаши и стоимость тепла, вырабатываемого системой.
Обогрев чаши от котла.
Обогрев открытого бассейна обычно осуществляется путем подключения к домовой системе отопления. В летнее время, когда отопление помещений дома отключено, мощность котла используется не полностью, что сильно снижает эффективность его работы (рис.1), однако часто в системе отопления дома используется несколько котлов параллельно, в летнее время рабочим оставляется один котел для подогрева бассейна и выработке горячей воды для душевых.
Рис.1. Коэффициент полезного действия системы горячего водоснабжения в зависимости от нагрузки.
Расчет теплообменника.
Для расчета системы отопления можно исходить из того, что она должна эксплуатироваться 24 часа в сутки. Поэтому минимальная мощность противоточного аппарата должна равняться частному от деления максимальных ежедневных потерь тепла на 24 часа. Время на первичный разогрев определяется как произведение площади чаши на прирост температуры воды и удельное теплопотребление, деленное на мощность противоточного аппарата.
Прямоточные топливные нагреватели.
Применяются следующие нагревательные агрегаты:
1. Передвижные обогреватели, работающие на нефтяном жидком топливе. Обычно они имеют собственный водяной насос или подключаются в циркуляционную линию после фильтров. Их мощность составляет, как правило, около 45 кВт/час (40 000 ккал/час). Коэффициент полезного действия 70 – 80%.
2. Прямоточные обогреватели, работающие на пропане, с встроенным фильтром или без него (в последнем случае с циркуляционным насосом). Их мощность составляет 37 кВт (32 000 ккал/час). Расход пропана около 3,2 кг/час. Коэффициент полезного действия около 80% (рис.2).
Рис.2. Прямоточный газовый нагреватель для обогрева открытого бассейна.
- Прямоточный газовый нагреватель. 2. Регулирующее устройство. 3. Термометр. 4. Фильтр. 5. Обратный клапан. 6. Насос. 7. Выпуск воды.
3. Стандартные газовые водонагреватели мощностью 17,5 кВт (15 000 ккал/час), 23 кВт и 28 кВт. Подключаются в циркуляционную линию за фильтром насоса. Система регулируется количеством пропускаемой воды. Термостат связан с насосом или смесителем, при недостатке воды отключаются подача газа. Требуется ежегодная очистка внутренних элементов. Коэффициент полезного действия около 80%.
Прямоточные электрические нагреватели.
Эти приборы выпускаются специально для обогрева воды в бассейнах (рис.3) 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 дополнительные ветви. Для установки в чаше используют нагреватели мощностью 18 кВт, все они как правило на 380В.
Мощность прямоточного электронагревателя равна максимальным суточным потерям, деленным на длительность работы.
Рис.3. Прямоточный электронагреватель для открытых бассейнов.
- Ограничитель. 2. Регулятор. 3. Крышка. 4. Датчик ограничителя. 5. Нагревательный фланец. 6. Отбойный щиток. 7. Датчик регулятора. 8. Угловое соединение. 9. Монтажный элемент. 10. Предохранитель. 11. Шайба из тефлона. 12. Выпуск. 13. Труба. 14. Трубчатый 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 поглощением средой и теплопотребителем, а с другой – 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.
Отопление открытых бассейнов с помощью солнечных коллекторов.
В связи с относительно небольшой разностью температур между наружным воздухом и водой плавательного бассейна коэффициент полезного действия солнечных коллекторов, используемых 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:
1. К чаше бассейна с установкой фильтров.
2.К чаше бассейна с размещением коллектора на уровне чаши и естественным подъемом горячей воды в процессе эксплуатации (рис.4), к чаше бассейна с собственным питающим насосом.
Коллектор с собственным питающим насосом и теплопередачей с помощью противоточного теплообменника, установленного в циркуляционной линии фильтров.
Рис.4. Разрез системы солнечного отопления с естественной циркуляцией (для регулировки необходим циркуляционный насос).
Коллекторы, подключенные непосредственно к чаше бассейна, подвержены к 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 регулировать температуру, так как только в дневное время тепло поступает от коллектора в чашу, а в ночное время коллектор может служить для охлаждения чаши. Регулирование температуры воды в бассейне достигается путем подключения домового отопления в качестве комбинированной системы (рис.5).
Рис.5. Схема комбинированного отопления открытого бассейна (солнечный коллектор/обычное отопление).
- Солнечная радиация. 2. Солнечный коллектор. 3. Обратный клапан. 4. Фильтр. 5. Насос. 6. Задвижка. 7. Запорный клапан. 8. Теплообменник системы отопления.
Солнечные коллекторы в летнее время рекомендуется ориентировать на юг (юго-запад) под углом 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 м2 коллектора в начале сезона.
Расчетная площадь коллектора может быть снижена при уменьшении расхода тепла за счет укрытия чаши или использования комбинированной системы отопления. Простейшим примером комбинированной системы может служить заполнение чаши бассейна подогретой водой, взятой из домовой системы горячего водоснабжения.