Теплообмінник для басейну принцип роботи і розрахунок потужності

Вода в басейні потрібна комфортної температури, до того ж весь час. Прогріти настільки великий об'єм рідини, та ще й рівномірно не під силу жодному нагрівача прямої дії. Необхідно прогріти великий обсяг води і постійно поповнювати втрати тепла, які в басейні чималі тільки за рахунок великої площі поверхні. Джерелом тепла може бути як котел опалення, сонячні панелі або геотермальне тепло, а для передачі тепла воді потрібно теплообмінник для басейну.

Найпростіше нагріти басейн, якщо розмістити теплообмінник послідовно з фільтрами і циркуляційним насосом, який постійно перекачує рідину від донного зливу і скиммера і повертає назад через форсунки, розташовані по периметру чаші. Таким чином, вода в басейні не застоюється, регулярно очищається і підігрівається. Ніякого додаткового обладнання в самому резервуарі немає, все виведено за його межі і розміщується найчастіше нижче рівня грунту в спеціальному кесоні.

Принцип роботи

Теплообмінник сам по собі не нагріває воду. Він лише є оптимізованим пристроєм для ефективного теплообміну між двома середовищами. Одна з них - це теплоносій від безпосереднього джерела тепла, а друга - як раз вода з басейну.

В теплообміннику два середовища поділяють тільки тонкі стінки труб або пластин з високою теплопровідністю. Чим вище площа такого контакту, тим більше тепла встигне перейти від більш нагрітої рідини до холодної.

За змістом теплообмінник завжди потоковий, хоч і можуть відрізнятися істотно обсяг камер і секцій для перекачування двох середовищ. Для басейнів використовуються трубчасті і пластинчасті теплообмінники. Перевага на боці трубчастих пристроїв, так як вони дозволяють знизити вносяться пристроєм опір току води і менш вимогливі до чистоти рідини.

Корпус формує першу камеру для рідини, що нагрівається. Це довгастий циліндр з труби великого діаметра, закритий з обох кінців заглушками, в яких є штуцери для підключення труб. Зверху він утеплений для усунення зайвих тепловтрат.

Усередині корпусу розподіляються трубки, ізольовані від внутрішнього простору пристрою, з виведеними на зовнішню сторону штуцерами. Трубка може бути одна вигнута по спіралі для збільшення площі контакту і тягнеться від одного краю теплообмінника до іншого. Але ефективніше використовувати паралельно багато трубок, які на кінцях об'єднуються колектором. Так істотно знижується гідросопротівленіе теплообмінника контуру з теплоносієм і збільшується площа контакту, кордонів між двома рідинами.

Основні характеристики теплообмінника:

Максимальна робоча температура. Максимальний нагрів теплоносія, що витримується пристроєм.
Теплова потужність. Залежить не тільки від площі контакту, але і від типу рідини в обох контурах і перепаду температур.
Пропускна здатність, вимірюється в метрах кубічних на годину, визначає, за скільки часу весь обсяг басейну пройде через теплообмінник.

розрахунок потужності

Підбір по потужності теплообмінника для басейну виконується, відштовхуючись від чотирьох чинників:

Розмір басейну, обсяг постійних тепловтрат;
Температура теплоносія і потужність джерела тепла;
Цільова температура води в басейні;
Час, за який необхідно нагріти воду за умови, що її тільки набрали.

Не варто завдання нагріти максимально швидко весь обсяг води в чаші басейну. Потужності теплообмінника досить на рівні, рівному максимальним постійним тепловтрат, так щоб можна було підтримувати температуру на заданому рівні.

Нижня межа підбору потужності береться рівній приблизно 0,7 від обсягу чаші басейну, точніше, води при повному заповненні. Це приблизне значення тепловтрат за рахунок випаровування і теплообміну зі стінками чаші.

Перевищення даного порогу визначає час, за яке теплообмінник зможе прогріти тільки набрану холодну воду і найчастіше цей параметр підбирається рівним 1-3 дням.

Як джерело тепла використовується опалювальний котел, що працює і на обігрів будинку і на підігрів басейну або ж в малому контурі тільки на підігрів басейну, наприклад теплий період часу. Максимально можливу віддачу по теплу слід визначати як раз з умовою роботи обігріву в будинку, щоб не забирати зайвого тепла на підтримку басейну.

Необхідна потужність теплообмінника для нагріву басейну за певний час.

P = ((V * С * Т) / t1) + q * S

P - необхідна потужність теплообмінника (Вт),

С - питома теплоємність води при температурі 20оС (Вт / кг * К);

Т - різниця температури холодної і гарячої води (° С),

t1 - оптимальний час для нагріву всього басейну (годинник),

q - втрати тепла в годину з квадратного метра поверхні води (Вт / м2),

V - об'єм води в басейні (л).

У розрахунках слід враховувати тепловтрати з дзеркала води за рахунок випаровування. Приймаються наступні значення:

Басейн повністю на вулиці - 1000 Вт / м2.
Частково закритий навісом або частиною будівлі - 620 Вт / м2.
Повністю критий басейн - 520 Вт / м2.

Отримане значення - це саме той параметр, на який слід в першу чергу орієнтуватися при виборі теплообмінника. Інші параметри необхідно узгодити з наявним обладнанням.

При бажанні розділити час роботи теплообмінника на нічний і денний, коли використовується електричний водогрійний котел, потужність теплообмінника відповідно потрібно збільшити. Досить помножити отримане раніше число на 24 і розділити на кількість годин, яке передбачається відвести для нагріву басейну.

При виборі важливо не забувати, що реальна потужність теплообмінника безпосередньо залежить від різниці температур в обох контурах і від максимального значення нагріву. При меншому перепаді температур вихідна потужність так же менше і навпаки.

Опір току води слід враховувати при виборі циркуляційного насоса, притому спільно з фільтрує станцією, опором труб, форсунок і всіх інших елементів обв'язки.

Максимально допустима температура по гарячому контуру визначається по номінальній температурі, яку видає бойлер або опалювальний котел.

З цієї ж формули легко вивести час нагрівання басейну, знаючи потужність теплообмінника, наявного в продажу. Гнатися за надшвидким нагріванням не варто, досить, якщо басейн буде прогріватися з повністю холодного стану до комфортної температури за дві доби.

підключення

Теплообмінник включається вже після фільтра і циркуляційного насоса, але перед дозатором хімічних реагентів, хлору, аромати і т.д. Підключення обох контурів виконується тільки через запірні вентилі для можливості контролювати включення і демонтажу з нагоди технічного обслуговування.

Управляти нагріванням повинен регулюючий клапан, розташований на подачі гарячого контуру від котла. Він в свою чергу регулюється термостатно головкою, у якій датчик температури закріплюється на вихідному патрубку нагрівається контуру. За допомогою стаціонарного погружного термометра з індикацією виставляються настройки термоголовки для управління подачею теплоносія.

Теплообмінник для басейну слід встановлювати нижче напірної лінії, фактично нижче труб, що приєднуються до нього, нижче фільтра і повітрявідводчика, виключаючи попадання і акумулювання повітря.

Найчастіше контур від котла опалення до басейну і теплообміннику виходить протяжним. Тому на лінії встановлюється додатковий циркуляційний насос. Для його безперешкодної роботи слід організувати байпас паралельно теплообміннику і перед регулюючим клапаном. В результаті теплообмінник постійно контролює температуру води в басейні і підігріває, якщо це необхідно.