Как рассчитать теплообменник для бассейна

Бассейны с подогревом воды — удовольствие в любое время года и в любых климатических условиях. Одним из важных элементов в оборудовании для бассейнов является обогрев воды. Возможность регулировать и поддерживать нужную температуру воды создает дополнительные преимущества использования бассейна: ведь для оптимальных физических нагрузок необходима постоянная температура воды 27 градусов, тогда как для наибольшего эффекта расслабления, для гидротерапии или массажа бассейн нужно нагреть до 30-33 градусов. Кроме того, следует помнить, что при одинаковой температуре воды бассейна и воздуха охлаждение в воде происходит примерно в 20 раз быстрее, чем на воздухе.

Для начала следует определиться, чем будет обогреваться бассейн. Существуют два типа обогревателей для бассейнов. Это электронагреватель и теплообменник. Поскольку нужно будет все равно делать какой-то выбор, то рассмотрим плюсы и минусы каждого, а потом подберем то, что нам нужно.

Посмотреть оборудование для подогрева воды воды в нашем магазине.

Электронагреватели.

Для подогрева воды в бассейнах используют проточные электронагреватели. Нагреватель представляет собой колбу из материалов слабо подвергающихся коррозии. Это нержавеющая сталь, титан или пластик. Внутри колбы расположены электрические ТЭНы. Снаружи 2 резьбовых отверстия для входа и для выхода воды. Вода, из бассейна, протекая через электронагреватель, во время работы оборудования фильтрации, постепенно нагревается до необходимой температуры. На электронагревателе имеется регулятор температуры. Для защиты электронагревателя от аварийных ситуаций предусмотрен датчик перегрева, датчик потока или датчик давления.

Плюсы установки электронагревателя, наверное, в простоте установки. Ведь для того, чтобы нагреть бассейн стоящий, например, на улице или в отдельном помещении, не надо думать о тепловых расчетах, о подводе теплоносителя и т.п. Минусы, и весьма существенные – это конечно цена на электронагреватель и цена на электричество. Кроме того не всегда существует возможность подведения к бассейну необходимо электрической мощности. Такой подогрев актуален лишь в небольших бассейнах, таких как, например, сборно-разборные бассейны, или бассейны объемом до 15м3. Конечно, если с электричеством проблем нет, то все это можно и не читать, а сразу переходить к подбору необходимого нагревателя.

Расчет электронагревателя.

Расчет и подбор любого нагревателя для бассейна это непросто. И это действительно так. Сделать подробный теплотехнический расчет, учесть все нюансы и подводные камни, могут только специалисты в этом деле. Но мы упростим задачу. Точные расчеты оставим для общественных бассейнов.

Объем нашего бассейна 27м3. Для бассейна в помещении берем 1/3 от этой цифры, получаем: 9 кВт эл.мощности.

Параметры электронагревателей практически у всех производителей одинаковы. 3,6,9,12,15,18 кВт. У нас получилось  точно  9кВт. Но если так не получается, например при делении получается 9,3кВт, то выбираем нагреватель следующий за 9кВт – это 12кВт. Это позволит учесть возможные теплопотери и быстрее нагреть воду до требуемой температуры.

Для уличного бассейна все  почти также, только объем бассейна делим пополам. В нашем случае это 13,5 кВт. Двигаемся вперед к большему и получаем 15кВт. Все просто.

Теплообменники.

Для подогрева воды используют водо-водяные теплообменники. Теплообменник это все та же колба, только отверстий в ней 4, и 2 независимых контура. По одному контуру, собственно через колбу, движется вода из бассейна, по другому, расположенному в корпусе теплообменника в виде спирали или трубок, движется теплоноситель от котла, нагретый до 90С. Поток воды, пересекаясь с горячей спиралью контура теплоносителя, постепенно нагревается до определенной температуры.

Для того, чтобы пластиковые трубы обвязки бассейна, подсоединенные к теплообменнику не перегрелись из за остановки насоса фильтровальной установки, на теплообменник устанавливают дополнительное оборудование. Это циркуляционный насос и электромагнитный клапан.

Циркуляционный насос устанавливается на выходе теплоносителя из теплообменника, на «обратке», а электромагнитный клапан на входе теплоносителя, на «подаче».

Управляет работой этой системы нагрева воды блок управления фильтрацией. Если температура воды понизилась, то открывается электромагнитный клапан, включается циркуляционный насос и теплоноситель движется через теплообменник.

Как только вода нагрелась, циркуляционный насос отключается, клапан закрывается, теплоноситель останавливается. Температурный датчик может устанавливаться прямо в теплообменник, или отдельно в трубную обвязку до теплообменника.

Расчет теплообменника.

Расчет теплообменника так же упростим. Для бассейна в помещении возьмем мощность теплообменника равной 3/4 от объема бассейна. Для нашего бассейна это 20,25.

Теплообменники выпускаются тоже довольно стандартные по параметрам. 13,28,40,75,120 кВт.

13кВт не подходит, выбираем следующий за ним — 28 кВт. Для уличного бассейна даже считать ничего не надо. Какой объем, такая и цифра, и движемся в большую сторону для подбора. Для нашего бассейна получаем 28кВт, но это не совсем верно. Потери температуры теплоносителя гораздо вероятнее потерь электричества в электронагревателях, поэтому для компенсации тепловых потерь необходимо выбрать немного больше, хотя бы 40кВт.

Посмотреть оборудование для подогрева воды воды в нашем магазине.

www.infopool.ru

Каким образом встраивается теплообменник в систему обогрева воды

Горячая вода из системы центрального отопления поступает в змеевик теплообменника. Остывшая вода из бассейна с помощью циркулирующего насоса подается на очистку в фильт, а после него в теплообменник, где нагревается и возвращается обратно в бассейн. Важно, чтобы хлорирующее устройство располагалось после теплообменника во избежание его преждевременного износа от воздействия большой концентрации хлора.

Термостат теплообменника позволяет регулировать мощность нагревания, а с контроллером температур появляется возможность удерживать определенный уровень тепла воды, что значительно снижает энергозатраты и создает более комфортные условия для владельцев бассейна. Так взрослым температура воды рекомендуется 22-26°, а детям свыше 30°. Можно в целях закаливания принимать кратковременные «бодрящие ванны» с более низким порогом. В большинстве случаев для укрепления здоровья достаточны длительные водные процедуры в пределах указанных выше диапазонов.

Возможно подключение системы обогрева бассейна к отдельному котлу. Дровяной котел особенно выгоден по себестоимости топлива. Не исключается возможность замены твердотопливного котла тепловым насосом или системой солнечных батарей, о преимуществах и недостатках которых рассказано ранее.

Для нагрева 1 м3 воды на 1° в течение 1 ч будет затрачиваться не более 1кВт потребляемой тепловой энергии. Время нагрева может быть увеличено до 1,5 ч в зависимости от пропускной способности змеевика, температуры горячей воды в системе (лучше всего 70-80°) и скорости насоса. Точную формулу просчета скорости нагрева указывают в паспорте каждого конкретного изделия. Стоит так же учесть, что сразу после монтажа системы обогрева, первый полный обогрев воды в бассейне займет 24-28 ч. У большинства производителей для уличных бассейнов мощность в кВт равняется объему в м³, а для расположенных в помещении ¾ объема.

Разновидности теплообменников

Остановив свой выбор на теплообменнике, остается открытым вопрос как нагреть воду в бассейне, не переживая о бесперебойности и долговременности работы коммуникаций.

Теплообменник для бассейна может иметь различную внешнюю и внутреннюю конструкцию, которая в первую очередь зависит от предполагаемого объема воды и ее качества:

• — по мощности: от 13 до 120 кВт. Изделия некоторых производителей способны на максимальной мощности обогреть бассейн объемом до 450 м³. При использовании теплообменника с большей мощностью, чем показал теплофизический расчет, ускорится процесс нагревания воды. Но не следует переусердствовать, чтобы не вызывать самопроизвольное отключение газового котла. На даче, как правило достаточно нагревателя с небольшой мощностью. При желании можно разобраться со схемой сборки отопительных коммуникаций и произвести ее своими руками;


• — по материалу корпуса: кислотостойкая нержавеющая сталь, титан, армированный термостойкий пластик. Наибольшее распространение получили стальные колбы. Титановые — идеальный вариант для соленой воды и с высоким содержанием хлора, термостойкий пластик так же обладает высокими антикоррозийными свойствами;
• — по внутреннему устройству: трубчатые, спиральные (змеевиковые), пластинчатые. При выборе одной из первых двух моделей следует особое внимание уделить толщине колбы для предупреждения преждевременной течи. Пластинчатые обладают высокой эффективностью, но менее популярны из-за больших сложностей с техобслуживанием, требующим очистки от отложений. Большое внимание нужно уделить показателям внутреннего сопротивления, и, исходя из них, подобрать соответствующий насос. В пластинчатых теплообменниках внутреннее сопротивление наибольшее;
• — горизонтальное вертикальное подключение.

Какое бы высокоэффективное оборудование вы ни выбрали, сборку системы даже на даче лучше доверить профессиональным мастерам. Собрать ее своими руками можно и выгоднее, сэкономив на услугах монтажника, но, нарушив хотя бы одно из требований, появляется большой риск поломки или, как минимум, потери тепла. Например, для отключения теплообменника от созданной цепи без остановки работы фильтра нужно первоначально сделать правильную разводку – подключить нагреватель в трубную обвязку с помощью байпаса.

И таких нюансов множество, проконтролировать целесообразность и правильность их применения может опытный инженер.

prokommunikacii.ru

Расчет и подбор теплообменника, электронагревателя для бассейнов

Как выбрать нагреватель? 
Нагреть и поддерживать температуру воды в бассейне можно при помощи теплообменника, подключенного к отопительному котлу(схемы обвязки), или используя специальный электрический водонагреватель.
Для работы системы с теплообменником можно использовать как отдельный котел, так и котел системы отопления жилого дома.

Упрощенно теплообменник можно подобрать следующим образом:
— Для уличных бассейнов мощность теплообменника ( кВт) равна объему бассейна (м3)
— Для бассейнов, расположенных в помещении, мощность теплообменника ( кВт) равна 3/4 объема бассейна (м3)

Фактическая производительность теплообменника зависит от жидкостей в первичном и вторичном контуре, а также от разницы температур в этих контурах. Для коррекции номинальной производительности, указанной в таблицах, следует пользоваться диаграммами А и Б (Паспорт производителя).

Для ориентировочного расчета потребной энергии P, без учета потерь, для нагрева воды на ΔT °С за t
часов, можно воспользоваться эмпирической формулой (1). Для расчета времени нагрева воды на ΔT °С
при заданной проиводительности теплообменника P, можно воспользоваться формулой (2).

Где: P = энергия, кВт
t = время, часы
ΔT = разница температур в контурах, °С
V = объем воды, м3

Пример: Требуется расчитать время нагрева воды бассейна до температуры от 5 °С до 25 °С
— Объем бассейна: 30 м3
— Температуры начальная и заданная: Т1 = 5 °С, Т2 = 25 °С
— Производительность теплообменника: Р = 6 кВт
Результат: t = 1,16 x (25 — 5) / 6 x 30 = 116 часов.

Калькулятор для подбора теплообменников Pahlen

Электрические проточные водо нагреватели

Электрические водонагреватели предназначены для нагревания непрерывного потока жидкости с минимально возможным перепадом давлений. Компактная конструкция позволяет производить монтаж в ограниченном пространстве. Водонагреватели поставляются с различными комбинациями защиты от перегрева и термостатами.

Упрощенно электрические водонагреватели подбираются так:
— Для уличных бассейнов мощность водонагревателя (кВт) равна 1/2 объема бассейна (м3)
— Для закрытых бассейнов, мощность водонагревателя (кВт) равна 1/3 объема бассейна (м3)

poolmasters.ru

1. Общие понятия

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

Водно-водяной теплообменник 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

1. композитного пластика,
2. нержавеющей стали,
3. титана.

Контур нагрева изготавливают из

1. нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
2. титана (для бассейнов с морской водой),
3. никеля,
4. 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. Коллектор имеет систему тонких трубок.

4. Электронагреватели

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:

1.  выходная мощность,
2.  материал, из которого изготовлен корпус,
3.  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:

1.  термическое покрывало,
2. покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
3. использование системы солнечных батарей.

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Тепловой насос  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 – 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.

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 – 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. 

www.bassein-servis.ru

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 – 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.

www.montagstroi.ru

Строение и принцип работы

Конструктивно теплообменник для бассейна представляет собой цилиндрический корпус с двумя контурами: в первом, представляющим собой непосредственную полость прибора, циркулирует жидкость из бассейна, а во втором расположено устройство, по которому перемещается теплоноситель – горячая вода. В роли устройства для нагрева жидкости выступает или трубка, или пластина.

Сам по себе теплообменник не обеспечивает подогрев воды – с помощью внешних штуцеров второго контура он подключается к котлу системы отопления и выступает посредником в передаче тепла: сначала в прибор из бассейна поступает вода, затем она перемещается по корпусу, соприкасается с нагревающим устройством, берет от него тепло и далее уже нагретой до необходимой температуры возвращается обратно в чашу. Чем больше площадь контакта нагревающего элемента, тем быстрее тепло переходит от горячей воды к холодной.

Факторы выбора

Выбирая теплообменник, принимайте во внимание следующие характеристики:

• Тип нагревательного устройства: трубчатый или пластинчатый.

Совет. Специалисты рекомендует выбирать трубчатые теплообменники, так как они обеспечивают большую площадь соприкосновения с водой и отличаются меньшей чувствительностью к качеству циркулирующей жидкости.

• Пропускная способность.
• Материал корпуса: нержавеющая сталь, пластик, титан.
• Тип нагревателя, к которому будет подключаться теплообменник: газовый или электрокотел.
• Тепловая мощность.

Последняя характеристика является важнейшей, ведь она значительно влияет на производительность теплообменника. Исходя из этого, возникает логичный вопрос: как рассчитать мощность прибора для своего бассейна? Для упрощенных вычислений понадобятся такие данные:

• V – объем чаши (л);
• ΔТ – разница между необходимой температурой нагретой воды и базовой температурой воды в бассейне (градусы);
• t1 – ожидаемое время нагрева воды (часы);
• С – удельная теплоемкость (всегда равна 1,16);
• q – потери тепла с зеркала воды (Вт/кв.м.)

Формула расчета: P = ((VхСхΔТ)/t1) + qхS

Предположим, что в вашем распоряжении полностью открытый бассейн объемом 40 л и с зеркалом воды 24 кв.м. Чтобы нагреть в нем воду за 4 часа при условии разницы температур в 15 градусов, вам понадобится теплообменник с приблизительной мощностью P=((40х1,16х15)/4)+1000х24 = 24 кВт.

Изготовление и монтаж

Если вы по каким-либо причинам не желаете покупать теплообменник для бассейна, можете соорудить его своими руками. Для этого подготовьте:

• стальной цилиндрический бак;
• медную трубу;
• прибор регулировки мощности;
• анод.

Сначала выполните в торцах бака два отверстия: вход для поступления холодной воды из бассейна, выход – для возврата подогретой жидкости. Затем сверните медную трубку в конструкцию, напоминающую спираль. Полученный нагревательный элемент закрепите в баке и выведите оба его конца на внешнюю сторону емкости, предварительно выполнив в ее стенках соответствующие отверстия. Далее подключите к трубке регулятор мощности и установите в баке анод – он будет защищать емкость от перепадов температур.

Теперь необходимо подключить теплообменник. Его следует устанавливать после монтажа насоса и фильтра, но перед креплением разного рода дозаторов. Как правило, теплообменник размещается ниже всех труб, фильтров, воздухоотводчика.

Прибор монтируется в горизонтальном положении: вход и выход бака присоединяются к контуру бассейна, а вход и выход нагревательной трубки – к контуру теплоносителя от котла отопления. Проще всего использовать резьбовые соединения. Все подключения выполняются с применением запорных вентилей. После того, как контуры присоединены, на входном патрубке теплоносителя от котла монтируется регулирующий клапан с термостатом, а на выходе воды в бассейн устанавливается температурный датчик.

Совет. Если контур от нагревательного котла к теплообменнику слишком длинный, установите на его линии дополнительный циркуляционный насос для обеспечения бесперебойной работы системы.

Как видите, теплообменник – простой, но очень полезный прибор, способный гарантировать равномерный обогрев воды в бассейне любого объема. Вы можете купить уже собранное устройство, а можете и сделать его своими руками – в обоих случаях ориентируйтесь на вышеобозначенные рекомендации, чтобы точно получить желаемый результат: всегда теплую и комфортную воду в своем бассейне.

Теплообменник для бассейна: видео

sandizain.ru

Другие статьи по теме:

Насос для фильтрации воды в бассейне Песочный фильтр для бассейна intex инструкция Фильтр для бассейна Емкость под бассейн Пленка для бассейнов и прудов Очистка воды в бассейне