Как нагреть воду в бассейне?

Очень просто. Надо открыть кран с горячей водой. Эта шутка выглядит особенно забавно, когда понимаешь, что в бассейне десяток и больше кубов воды. Сегодня для нагрева воды в бассейне пользуются двумя принципиально разными подходами, к которым сводится все многообразие вариантов.

• Это передача тепла воде бассейна от любого теплоносителя, который может быть нагрет газовым котлом, твердотопливным котлом, солнечной энергией, тепловым насосом и т. п. Самый простой вариант, это когда теплоносителем является так же вода. В этом случае, например, газовый котел нагревает до 90 °С воду (как и в случае отопления дома), а циркуляционный насос проталкивает нагретую воду через трубный змеевик. В свою очередь, этот трубный змеевик погружен в кожух, через который насос фильтрации гонит воду бассейна. Таким образом, бассейновая вода «снимает» тепло со змеевика. Это устройство получило название теплообменник типа вода-вода, а сам принцип называется теплообменом.
• Теперь заменим трубный змеевик на электрический ТЭН и получаем второй способ, уже прямого нагрева воды бассейна с помощью электроэнергии.
• Иногда, как третий способ, рассматривают нагрев воды с помощью солнечных коллекторов (гелеонагреватели). В этом случае тепло солнечного излучения передается напрямую воде бассейна. В самом простом варианте циркуляционный насос прогоняет воду бассейна через черные маты, расстеленные, например, на крыше, которые и собирают солнечную энергию.

Можно ли нагревать воду в бассейне только перед купанием? На этот вопрос Армянское радио ответило бы, да, только купаться придется через несколько дней. Обычное заблуждение начинающих пользователей бассейном, что много кубовый бассейн, особенно на улице, можно быстро нагреть до желаемой температуры. По техническим соображениям нагрев устроен так, что выгоднее прогреть воду до заданной температуры и затем поддерживать ее. Эту задачу выполняет температурное реле. Как только температура постоянно циркулирующей в фильтровальной установке воды упадет на пол градуса, так сразу включается циркуляция горячей воды в первичном контуре. Эта циркуляция горячей воды прекратится, как только термостат отметит, что заданная температура в бассейне достигнута. Далее цикл повторится. Чтобы сделать расход энергии экономным надо заранее подумать о теплоизоляции чаши в земле и защите от потерь тепла от испарения. В последнем случае применяют различные теплосберегающие покрытия на воду: солярную пленку, тент, плавающие жалюзи.

Теперь подробнее об эффективности и мощности каждого из трех перечисленных подходов к нагреву. Мощность теплообменников может достигать сотен киловатт. Электрические нагреватели уступают им. В этом случае речь идет уже о десятках киловатт и не всегда на объекте есть достаточный резерв по мощности. И на последнем месте будет уже солнечная энергия. Этот способ (впрочем, как и нагрев от тепловых насосов) чаще всего используют как вспомогательный в сочетании с первыми двумя. Обратите внимание, что при практически соизмеримых стоимостях теплообменника и электронагревателя, первый, «под ключ» обходится всегда дороже за счет добавления первичного контура с автоматикой. Хотя в эксплуатации при сегодняшнем соотношении цен на газ и электроэнергию газ будет предпочтительнее.

Подробнее о теплообменниках типа вода-вода. Хотя нижесказанное полностью применимо ко всем трем подходам. Прежде всего, все нагреватели монтируются в форсуночную линию после фильтра и приборов дезинфекции (УФ, ионизаторы, озонаторы и т. п.),  но до узла подключения автодозатора реагентов. Теплообменники изготавливают обычно из нержавеющей стали или, для случая агрессивной воды, из титана. По типу конструкции выделяют

трубчатые,

змеевиковые или спиральные

пластинчатые теплообменники

Последние, не смотря на их высокую эффективность, в бассейновых технологиях получили наименьшее распространение. Это связано с их высоким внутренним сопротивлением и трудностью очистки от отложение. Для трубчатых и спиральных теплообменников существенным является толщина металла на внешней «рубашке». Пытаясь сэкономить на металле, производитель использует тонкий лист и, как следствие, на выходе низкое качество сварки цилиндра и быстрое появление течей.

При подборе мощности теплообменника надо учитывать много факторов: объем воды в бассейне, температуру теплоносителя, температуру воздуха и температуру воды и т.д. Это сложный теплофизический расчет. На практике поступают просто руководствуясь эмпирическими правилами, опытом и закладывают показатели с запасом. Если использовать более мощный теплообменник, чем показывает теплофизический расчет, то это не приведет к большим затратам тепла, а лишь ускорит скорость нагрева воды. В то же время использование слишком большого по мощности теплообменника приведет к постоянной пульсации теплового реле и как следствие, частому включению/выключению газового котла. Имейте в виду, что если бассейн находится в помещении, то чем меньше разница температуры воды от температуры воздуха, или, что хуже, температура воды превышает температуру воздуха, то это приводит к значительному испарению воды. Приходится дополнительно решать задачу осушения воздуха то ли применяя специальные осушители воздуха (принцип аналогичный работе кондиционера), то ли, используя приточно-вытяжную вентиляцию с подогревом воздуха. Общепринято, что температура воды в бассейнах для взрослых должна быть в интервале от 24 до 26°, в то время как в детских бассейнах — 30° и выше. В открытых бассейнах температура воды летом обычно поддерживаться на уровне 27-28, а зимой — 28°.

Еще на что следует обратить внимание при подборе теплообменника, это на его внутреннее сопротивление и сопротивление труб на участке котел — теплообменник. От этого зависит правильный выбор производительности циркуляционного насоса (используемый для отопления насос чаще не обеспечивает нужные бассейну характеристики) и, соответственно, эффективность работы теплообменника. На неправильный выбор этих параметров, как правило, указывает неравномерный нагрев тепловой «рубашки».

При выборе котла необходимо учитывать резерв мощности на нагрев бассейна. При этом не забывайте, что нагрев происходит импульсно. Поэтому не стоит буквально складывать мощности всех потребителей при выборе котла. И пусть вас не пугает, что мощность теплообменника, скажем 60кВт. Ничего общего с мощностью котла она не имеет. Эта величина показывает, какая мощность теоретически при 100% КПД может быть снята с этого теплообменника при температуре теплоносителя 90°С. Теплообменник обязательно подключается к отдельному контуру отопительного котла, имеющему прямой и обратный трубопроводы с шаровыми кранами, датчикам контроля температуры теплоносителя, обратный клапан, сетчатый фильтр и собственно циркуляционный насос. Это важно, так как надо обеспечить бесперебойную работу котлу на бассейн в то время когда отопление уже не работает. Котел включается и в первичном контуре за счет работы циркуляционного насоса возникает движение горячей воды по команде теплового реле. Одновременно учитывается есть ли движение воды из бассейна во вторичном контуре. Если его нет, то теплообменник не должен работать. Существуют и другие схемы регулировки, например с использованием гидравлической стрелки. Однако это уже задача тех, кто занимается отоплением.

В теплообменник вода из бассейна должна поступать навстречу теплоносителю (принцип противотока). При этом температура воды в прямой ветви первичного (теплопередающего) контура теплообменника не должна превышать 90°, а в его обратной ветви быть около 70°. Для удобства ремонта теплообменник встраивается в трубную обвязку с помощью байпаса, т. е. разводки, позволяющей снять его для ремонта не прекращая процесс фильтрации. Поэтому когда вы настаиваете на удешевлении, а монтажники соглашаются, то знайте, что удешевление выльется в отсутствие байпаса или других технических нюансов.

Еще один путь удешевления: проследите, входят ли в комплект фланцевые муфты металл/пластик для встраивания в трубную систему. Замена этих муфт на резьбовые разборные муфты из пластика удешевит, но приведет к вечной проблеме течи на стыках. Это и понятно, ведь у пластика и металла разные коэффициенты теплового расширения. То же самое касается и подсоединения электронагревателей. И еще, важно обратить внимание на присутствие в линии теплообменника обратного клапана, т. к. случается обратное неконтролируемое движение горячей воды во время работы котла на отопление дома.

Электрический проточный нагреватель так же встраивается в форсуночную линию с помощью байпаса. Обычно такой нагреватель снабжен датчиком температуры, позволяющим включать нагрев по достижении определенной температуры, защитным термостатом от перегрева, который отключает нагрев при превышении 60°С. Поскольку фильтровальная установка работает периодически в зависимости от команд таймера, то включение электронагревателя согласовано с наличием движения воды из бассейна во вторичном контуре. В противном случае быстро произойдет локальный перегрев в байпасе и выход из строя трубной обвязки. Этот момент контролирует датчик давления или датчик потока. Последний более надежен. При наличии только датчика давления может возникнуть ложная команда. Например, включился насос фильтровальной установки, а оператор оставил закрытым кран на форсуночной линии. В результате давление есть, а движения воды нет, нагреватель включился и перегрел воду в замкнутом пространстве.

В практике частных бассейнов используют нагреватели до 18кВт. Редко когда подводящие к дому провода по сечению рассчитаны на большие мощности. Все они трехфазные, кроме нагревателей на 3кВт. Это понятно, нагрузка большая и надо избежать перекоса фаз. Электронагреватели практичнее для небольших бассейнов. Очень приблизительный подбор нагревателя к объему воды в бассейне: 1кВт электроэнергии нагреет 1м3 воды за 1 час. Часто их комбинируют с теплообменниками. Эта комбинация создает мобильность при отсутствии какого-либо вида энергии и используется для оперативного поддержания температуры, т. к. электронагреватель реагирует на потребность в тепле оперативнее теплообменника.

Конечно, предпочтительнее выбирать электронагреватель с титановыми тенами. Они будут служить дольше, чем стальные в хлорированной воде.

Как уже было сказано, солнечные коллекторы используют чаще как дополнительный вид нагрева. Все же когда светит солнце итак тепло, а когда его нет, то коллектор не работает. В простейшем случае бассейновая вода непосредственно нагревается солнцем в теплопоглощающих матах или спиралях. Или, нагретую воду так же пропускают через теплообменник. В этом случае солнечный коллектор в схеме заменяет газовый котел.