Солнечные коллекторы для нагрева воды в бассейне

Обеспечения комфортной температуры бассейна может требовать довольно большого количества тепловой энергии. В большинстве случаев, бассейны эксплуатируются в солнечное погоду, поэтому применение солнечной энергии и в частности солнечных коллекторов для подогрева воды в бассейне является очень эффективным.

Тепловые потери бассейна

Наибольшая доля потерь происходит в результате испарения над поверхностью. В зависимости от температуры воды, уровня затенённости, влияния ветра, периода года, глубины воды, цвета чаши и подпитки свежей воды потребность открытого бассейна в энергии в течение сезона колеблется от 200 Втч/м2 до 1000 Втч/м2 относительно поверхности чаши).

В таблице показаны средние значения тепловых потерь с 1 м² площади поверхности чаши бассейна в Вт за час.

Чтобы сократить тепловые потери и следовательно эксплуатационные расходы, рекомендуется оснащать как открытые так и закрытые бассейны покрытием.

На рисунке выше показан пример теплопотерь одного метра квадратного открытого бассейна расположенного в г. Киев. Сезон использования: май-сентябрь. Использование защитного покрытия в ночное время (12 часов в сутки), в данном случае, сократит тепловые потери бассейна почти в 3 раза.

На  рисунке показан пример теплопотерь одного метра квадратного закрытого бассейна находящегося в помещении работающего в круглогодичном режиме. Для закрытых бассейнов влияние применения покрытия несколько меньше. Однако его использование способно сократить теплопотери почти в 2 раза, в основном за счет уменьшения испарения воды с поверхности чаши бассейна.

Подбор солнечных коллекторов

Открытые бассейны могут сами прогреваться за счет солнечных лучей поступающих на поверхность чаши. Средняя температура воды бассейна без подогрева, заполняемого в конце апреля холодной водой температурой 12 °C, возрастает с мая (ок. 16 °C) до июля (ок. 21 °C) в соответствии с солнечным излучением. Гелиоустановка способна повысить среднюю температуру бассейна. Это позволяет расширить купальный сезон, и в течение более длительного периода обеспечивать комфортную для купания температуру 22-25 °C. В отличии от открытых, закрытые бассейны эксплуатируются круглый год. Комфортная температура воды в среднем 26-28 °C.

Площадь поверхности бассейна является определяющим фактором при проектировании гелиосистемы. В данном случае, солнечная установка будет компенсировать тепловые потери поверхности воды бассейна поддерживая комфортную для купания температуру.

Для открытых бассейнов рекомендуется подбирать площадь абсорбера солнечных коллекторов в соответствии с отношением: 0,4-0,6 м2 площади абсорбера солнечного коллектора на 1 м2 площади поверхности бассейна. При подборе гелиосистемы для закрытого бассейна рекомендованное соотношение: 0,6-1 м2 площади абсорбера солнечного коллектора на 1 м2 площади поверхности бассейна.

Для первичного разогрева бассейна мощность источника тепла должна быть значительно больше. Но поскольку первичный разогрев бассейна происходит один раз за сезон, то подбирать солнечную установку на данную мощность не целесообразно. Для первого прогрева и поддержания температуры воды в бассейне в пасмурную погоду следует предусматривать дублирующий источник тепла. Это может быть газовый котёл или электронагреватель.

Схема работы солнечной системы

Солнечные коллекторы подключаются к бассейну через теплообменник. Поскольку сам бассейн является своего рода аккумулятором тепла, нет необходимости устанавливать какие-либо аккумулирующие емкости. Для первичного прогрева и догрева в пасмурное время суток, устанавливается дополнительный теплообменник или електронагреватель. Его следует устанавливать последовательно после солнечного теплообменника.

Теплообменник, передающий солнечную теплоту воде в бассейне, должен быть устойчив к воздействию воды в бассейне и иметь небольшие потери давления даже при больших расходах теплоносителя. Обычно используются кожухотрубные теплообменники, а в некоторых случаях могут также использоваться пластинчатые теплообменники. Из-за невысокой температуры воды в бассейне разность температур между подающим трубопроводом воды из бассейна и обратным трубопроводом теплоносителя от солнечного коллектора не имеет такого решающего значения, как при нагреве воды для системы ГВС или поддержке системы отопления. Однако она не должна превышать 10 – 15 К.

Пример расчета солнечных коллекторов для бассейна

Рассмотрим пример реализации гелиосистемы для горячего водоснабжения и нагрева воды в бассейне:

Потребление ГВС для семьи из 4-х человек с рециркуляцией длинной 20 м работающая 8 ч/сут. Имеется сезонный открытый бассейн объемом 32 м3, площадь поверхности бассейна 20 м2. Период использования: май — сентябрь. Бассейн оборудован защитной пленкой которая используется в ночное время не менее 12 часов в сутки. Необходимо поддерживать температуру воды в бассейне — 24 ⁰С. Дом находится в г. Киев. Коллекторы расположены под углом 45 ⁰ и ориентированы на юг. Расход воды составляет в среднем 280 литров за день, температура воды — 45 ⁰ С.

Для примера смоделируем работу плоских солнечных коллекторов Vaillant auroTHERM VFK 145 V в количестве 6 шт. общей полезной площадью 14,1 м2. В данном случае принимаем, что 6 м2 площади абсорбера используется для обеспечения горячего водоснабжения и 8,1 м2 для подогрева воды в сезонном бассейне. В данном случае выполняется соотношение — не менее 0,4 — 0,6 м2 абсорбера на 1 м2 площади бассейна. Для первого прогрева понадобится приблизительно 744,3 кВтч энергии. Для этих целей следует предусмотреть газовый котёл или электронагреватель, так же он необходим для поддержки температуры воды в пасмурные дни и в тот период, когда будет недостаточно энергии от солнца.

Выбранная комплектация гелиосистемы способна производить в среднем 7 892 кВтч полезного тепла за год, что позволит экономить до 94 % для горячего водоснабжения и до 54 % энергии на подогрев воды в бассейне. Возможные излишки тепла можно сбрасывать в бассейн, тем самым расширив купальный сезон с апреля по октябрь.

Второй пример приведем для закрытого бассейна, эксплуатируемого в круглогодичном режиме. Данные для горячего водоснабжения и размеры бассейна в соответствии с предыдущем примером. Принимаем, что бассейн необходимо прогревать до температуры 27 ⁰С. Так же предполагается использование защитной пленки не менее 12 часов в сутки.

Для второго варианта выбираем 8 солнечных коллекторов. Общая площадь гелиополя составит 18,8 м2.   Так же как в первом примере 6 м2 площади абсорбера рассчитаны для приготовления горячей воды. Оставшиеся 12,8 м2 — для подогрева воды в круглогодичном бассейне. В данном случае выполняется рекомендация 0,6 — 1 м2 площади абсорбера на 1 м2 площади поверхности бассейна.

Комплектация гелиосистемы во втором варианте способна производить в среднем 13 353 кВтч полезного тепла за год, что позволит экономить до 98 % для горячего водоснабжения и до 44 % энергии на подогрев воды в бассейне.

Как видно из примеров, установив солнечные коллекторы для подогрева воды в бассейне можно добиться значительной экономии энергоресурсов. К тому же эффективность солнечных коллекторов благодаря благоприятному режиму работы будет высокой.